1.导言
在电机驱动、UPS等体系中电压的安稳尤为重要，欠压、过压维护是必不可少的，因而经过在芯片内部集成过压、欠压维护电路来进步电源的可靠性和安全性。对功率集成电路，为进步电路的可靠性，维护电路相同必不可少。维护电路的规划要简略、有用，本文规划了一种CMOS 工艺下的欠压维护电路，此电路结构简略，工艺完成简略，可用做高压或功率集成电路等的电源维护电路。
2.作业原理剖析
欠压维护的电路原理图如图1 所示。共由五部分组成：偏置电路、基准电压产生、欠压检测输入、比较器、反应回路。
本电路的电源电压是15V，M1、M2、M4、R1 是电路的偏置部分，给后级电路供给偏置，电阻R1 决议了电路的作业点，M1、M2、M4 是电流镜；M3、D1产生基准电压，输入比较器的同相端；分压电阻R2、R3、R4是欠压检测输入，输入比较器的反相端；R4、M5是欠压信号的反应回路；其他M6~M16 组成四级扩大比较器。
M3、D1 产生基准电压，输入比较器的同相端，固定不变是11V，当电源电压正常作业时，反相端的欠压检测输给比较器的反相端的电压大于11V，比较器输出为低，M5截止，反应电路不起效果；当欠压产生时，分压电阻R2、R3、R4 反映比较灵敏，当电阻分压后输给反相端的电压小于11V，比较器的输出电压为高，此信号将M5 敞开，使得R4两头的电压变为M5两头的饱满电压，趋近于0V，然后进一步拉低了R2、R3 分压后得输出电压，形成了欠压的正反应。输出为高，欠压确认，起到了维护效果。
3.参数核算
关于MOS模仿%&&&&&%，各MOS管的作业状况和管子尺度及宽长比决议了电路的功用和功能，下面结合0.6μm工艺，对电路的电阻及各管宽长比进行预算。设定电路的总功耗Pm《3mW，VCC是15V，将Uth近似为1V。依据总功耗可得总电流：
电路共有八条回路（200/8），可大致分配各路电流20 μ A 左右：故偏置电流20 μ A，即：电阻R1 的阻值大致约;
电路中MOS 管均作业在饱满区，MOS 管的饱满区的公式：
能够预算出M1 的宽长比，进而由电流镜和PMOS 、NMOS的宽长比与迁移率的联系
可得M2、M3、M4 的比值，即：
稳压管的电压值的设定要考虑工艺的完成而且要满意M3 作业在饱满区的条件下选定，这儿电压值选为11V；而电阻的规划要考虑面积要素。电阻R2、R3、R4 构成分压器，设定此路中电流是30 μ A，疏忽M5 的电阻，可得
其间，R3=300KΩ，R4=70KΩ
比较器的增益要满足的大，设定比较器的开环增益在80dB（104 倍）以上，因为实践制作出的产品往往比理论核算出的扩大倍数小许多。因而，咱们分配各级的扩大倍数别离： Aμ1=50，Aμ2=20，Aμ3=10.一共的扩大倍数为各级扩大倍数的乘积，即为：
分配各级电流的四路总和不超越110μA（200μA－20×3μA－30μA）。故分配各级电流别离为30 μ A、20 μA、30 μA 和30 μA。这样，咱们就能够依据扩大倍数和偏置电流来核算出各个管子的宽长比。
关于差分扩大级。扩大倍数Aμ1=50， 偏置电流为30μA，则两个支路的电流为1 5 μ A 。依据核算公式：
第二级，共源扩大级。扩大倍数A μ2＝20，流过的电流为20 μ A，依据
第三级和第四级推挽CMOS 扩大级，由公式：
出M13~M15 各管的宽长比为：
差分对的有源负载管宽长比的核算。从电压视点动身，为了确保一切的管子在信号范围内都作业在恒流区或临界恒流区，而不进入深度线性区，依据总电源电压VDD =15V，咱们能够大致分配M9、M10 的静态。则：
核算可得：
4．模仿仿真成果剖析
经过上面的核算所得， 使用pspice 对电路进行模仿，在模仿仿真过程中，各管的尺度有调整，在仿真时，别离增大和减小电源电压来进行电源扫描，波形见图2。 从仿真的波形中能够看出：当增大电源电压时，电压低于14.78V时，欠压确认；当减小电源电压时，电压低于14.5V 时，欠压确认。仍可进一步调整参数，来改进增大电源电压时的欠压曲线。
（a）电源扫描的波形（增大电源电压）
（b）电源扫描的波形（减小电源电压）
图2电源扫描的波形图
5.定论
此欠压维护电路结构简略，工艺易完成，可用于功率ic 稳压电源维护中，当选用不同的工艺时，核算参数的办法相同，也能够选用等比例缩小的准则确认参数。关于一般的欠压维护，本电路现已满足。假如对欠压维护精度和灵敏度要求很高的电路，则可在此电路的根底大将稳压输入部分换成稳压源，将比较器选用精度更高的比较器，但这样结构杂乱，功耗大，本钱高。
