如何讓 current mirror 做的比較準確?

nezkax

這個問題在 LED driver 會常常遇到
0 J- n+ i4 d: V6 r' Y" p
首先是準確度的問題, 由於需求是 1:200, 最直觀的方法就是以 MOS size 去控制
, B+ K+ |& n' H% u) z6 T然而由 MOS 飽和區電流公式 ID=KP/2*(W/L)*(VGS-VTH)^2*(1+lamda*VDS) 可知
主要誤差來自於 channel length modulation effect [(1+lamda*VDS)項]
! t6 b) K" N$ J; E# Q+ s# n0 k鎖定 VDS 其中一個方法 就是使用 OPA 回授控制
另外, VGS 雖然不是誤差項, 但由於必須推動大負載, 所以ㄧ般會接一個 pre-drive 增加驅動力
# e; a9 a) B2 f5 I# F並減短設定時間
! l" v& r3 _5 ~0 C+ c; N2 G
% V1 C- S" _  W+ n: k8 j' q4 w, rchannel 跟 channel 之間的差異定義為 bit-to-bit error
這方面的差異, 主要是由 layout 本身的 mismatch 產生, 較佳的layout對稱性可有效解決這個問題
# z. @; q8 R, h, ]5 p
  U$ i# o( d( T* T" ?0 W4 ?至於 powerMOS size 部分, 主要是由 output minimum voltage 決定,
( Y* d" G# E; @* M: a此規格與最大電流値直接決定了 Rds(on) = Vo(min)/Io(max)
) G  s! R( w+ e2 V8 G; f
溫度所引起的電流變化, 主要是改變了 VTH(T)
& a) p* P. Q5 R3 R# T1 a1 X! M這方面可由 layout 解決, 將源頭 MOS 與 powerMOS 擺近一點, 讓彼此的溫度差異縮至最小
然而, 溫度方面較麻煩的難題在於 package 的選定,
. \. A) X1 h0 z6 \* e在正常操作下, 假設 Vout=1V, Iout=20mA, 在 8 個 channel 的情形下,
: B- h) ?; r+ IPtotal = 1*20m*8 = 160mW = (Tj(max)-Ta)/theta(j-a)
選用的 theta(j-a) 必須確保在
, m% t# P3 n3 q5 e8 Mtypical 規格 Ta, ex. Ta=25 degree. 及設計之最大接面溫度 Tj(max), ex. Tj(max)=125 degree
選擇 theta(j-a) < (Tj(max)-Ta)/Ptotal