一种适用于锂电池的电流监测电路设计3 放大器, 电池, 上电

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关键字：锂电池   电流监测   开关电容放大器  

1.2 AMP放大器电路

AMP放大器电路如图4所示，主要包括：(1)自偏置电路，由MPI3～MPI9、QPI1和QPI4组成；(2)两级运放，包括MPI26、MPI27组成的全差分放大器、MNI25共源放大器和MNI24、CIl5组成的米勒补偿。其中，LI12与LI17为差分输入；LI26为复位信号；H模块为数字上电电路；Vbe1与Vbe4为基准输出；LI22为运算输出端。




图4 AMP放大器电路图



自偏置电路有使能信号，若工作异常可直接关断电路。当LI26为低时，MPI9关断，MPI5和MPI6导通，电路正常工作，MPI4、MPI6和MPI8构成启动支路，则：

VCC≥2 VMPgs +Vbe (4)

其中，VMPgs是PMOS的Vth，Vbe是二极管开启电压。只要VCC满足式(4)，电路就能正常启动。但在设计中需考虑衬偏效应对阈值的影响，VCC比计算值略高。QPI1和QPI4发射极面积比为1：4，由此可得Vbe1与Vbe4差值为VTln4。当LI26为高时，MPI9导通，MPI5和MPI6关断，电路被关断。

AMP放大器带有米勒补偿，交流小信号等效电路图如图5所示。其中，gm1、gm2 分别为第一级和第二级跨导。增益表示为：



图5 AMP放大器交流小信号等效图



其中，Rout1、Rout2分别为第一级和第二级的输出电阻，且Rout1是Rds_MPI27、Rds_MNI26的并联，Rout2是Rds_MPI11、Rds_MNI25的并联，C1为等效负载电容。为了使系统稳定，需对整个环路的零极点进行分析：







其中，CI15为米勒电容，C1为VOUT1。节点等效电容，Rz为MNI24等效电阻(即调零电阻)。由式(9)可知，调节Rz和CI15可实现系统稳定。

1.3 COMP高速比较器电路

如图6所示， 电路由MN1～MN6和MP1～MP4组成。IN1与IN2为输入端；OUT1与OUT2为输出端；LG99由数字时钟控制，实现复位功能。



图6 COMP高速比较器电路



电路采用正反馈技术，速度得到大大提高。当LG99为低时，MP3、MP4导通，MN5、MN6关断电路，OUT1、OUT2抬高，后端触发器处于保持状态。而LG99为高时，MP3、MP4关断，MN5、MN6导通。此时若IN1大于IN2，则V 减小，使OUT1减小；OUT1作用于MP2与MN2，使OUT2被抬高；而OUT2作用于MP1与MN1，使OUT1被拉低，形成正反馈。反之亦然，只要IN1与IN2之间存在压差都会在输出上快速响应。