MAX9015 - MAX9020：納米功耗比較器的卓越設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于低功耗、高精度比較器的需求日益增長(zhǎng)。Maxim Integrated推出的MAX9015 - MAX9020系列納米功耗比較器，以其出色的性能和豐富的特性，為眾多應(yīng)用場(chǎng)景提供了理想的解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

MAX9015 - MAX9020系列包括單通道的MAX9015/MAX9016和雙通道的MAX9017 - MAX9020，采用節(jié)省空間的SOT23封裝。其具有Beyond - the - Rails?輸入特性，能保證在低至1.8V的電壓下正常工作。該系列產(chǎn)品分為A、B兩個(gè)等級(jí)，A等級(jí)封裝內(nèi)置1.236V ±1%的參考電壓，B等級(jí)則為1.24V ±1.75%的參考電壓。超低的供電電流是其一大亮點(diǎn)，如MAX9019/MAX9020為0.85μA，MAX9015/MAX9016為1μA，MAX9017/MAX9018為1.2μA，這使得它們非常適合用于雙電池監(jiān)測(cè)和管理等應(yīng)用。

二、產(chǎn)品特性與優(yōu)勢(shì)

（一）超低功耗

超低的總供電電流是該系列比較器的核心優(yōu)勢(shì)之一。不同型號(hào)的供電電流在微安級(jí)別，大大降低了系統(tǒng)的功耗，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。這對(duì)于依靠電池供電的設(shè)備，如移動(dòng)通訊設(shè)備、筆記本電腦和PDAs等尤為重要。

（二）寬電壓工作范圍

能夠保證在低至1.8V的電壓下正常工作，這使得該系列比較器在不同電源環(huán)境下都能穩(wěn)定運(yùn)行，增加了其應(yīng)用的靈活性。

（三）高精度

精密的輸入失調(diào)電壓（VOS）最大不超過(guò)5mV，確保了比較器的高精度輸出。同時(shí)，內(nèi)部參考電壓的精度也很高，A等級(jí)為1.236V ±1%，能滿足對(duì)電壓精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

（四）獨(dú)特輸出設(shè)計(jì)

輸出級(jí)的獨(dú)特設(shè)計(jì)限制了開關(guān)時(shí)的供電電流浪涌，減少了電源毛刺，降低了動(dòng)態(tài)條件下的整體功耗。其中，MAX9015/MAX9017/MAX9019具有推挽輸出級(jí)，能夠吸收和提供電流，大的內(nèi)部輸出驅(qū)動(dòng)器可使負(fù)載高達(dá)6mA時(shí)實(shí)現(xiàn)軌到軌輸出擺幅；而MAX9016/MAX9018/MAX9020則采用開漏輸出級(jí)，適用于混合電壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（五）其他特性

輸入電壓范圍可擴(kuò)展至電源軌之外200mV；具有內(nèi)部4mV的遲滯，可實(shí)現(xiàn)干凈的開關(guān)動(dòng)作；對(duì)于過(guò)驅(qū)動(dòng)輸入無(wú)相位反轉(zhuǎn)；雙通道版本采用節(jié)省空間的8引腳SOT23封裝；部分產(chǎn)品還通過(guò)了AEC - Q100 Grade 3認(rèn)證。

三、電氣特性

（一）供電參數(shù)

不同型號(hào)的供電電流和供電電壓范圍有所差異。例如，MAX9019/MAX9020的供電電流在VCC = 1.8V、TA = +25°C時(shí)為0.85 - 1.50μA，供電電壓范圍為1.8 - 5.5V。

（二）輸入輸出參數(shù)

輸入共模電壓范圍為VEE - 0.2V到VCC + 0.2V，輸入失調(diào)電壓在不同溫度和電壓條件下有相應(yīng)的指標(biāo)。輸出電壓擺幅、輸出泄漏電流、輸出短路電流等參數(shù)也都有明確的規(guī)定，這些參數(shù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。

（三）時(shí)間參數(shù)

包括高低電平傳播延遲、上升時(shí)間、下降時(shí)間和上電時(shí)間等。這些時(shí)間參數(shù)對(duì)于需要快速響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景，如高速信號(hào)處理等非常關(guān)鍵。

四、典型應(yīng)用

（一）電池監(jiān)測(cè)與管理

超低的功耗使得該系列比較器非常適合用于雙電池監(jiān)測(cè)和管理。通過(guò)監(jiān)測(cè)電池電壓，及時(shí)反饋電池狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的有效管理，延長(zhǎng)電池使用壽命。

（二）窗口檢測(cè)器

以MAX9018為例，可用于設(shè)計(jì)窗口檢測(cè)器（欠壓/過(guò)壓檢測(cè)器）。通過(guò)合理選擇電阻值，可以設(shè)置不同的閾值，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的精確監(jiān)測(cè)。例如，在單節(jié)Li + 電池的應(yīng)用中，可檢測(cè)電池的欠壓和過(guò)壓狀態(tài)，確保電池的安全使用。

（三）零交叉檢測(cè)器

將MAX9015/MAX9016/MAX9019/MAX9020的反相輸入接地，同相輸入連接到信號(hào)源。當(dāng)同相輸入信號(hào)過(guò)零時(shí)，比較器的輸出狀態(tài)改變，從而實(shí)現(xiàn)零交叉檢測(cè)功能。

（四）邏輯電平轉(zhuǎn)換器

開漏比較器可用于邏輯電平轉(zhuǎn)換。例如，將MAX9020由5V電源供電，其開漏輸出的上拉電阻連接到3V電源，可將5V邏輯電平轉(zhuǎn)換為3V邏輯電平，反之亦然。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）電路板布局與旁路

由于該系列比較器的超低供電電流，通常不需要電源旁路電容。但當(dāng)電源輸出阻抗高、引線長(zhǎng)度長(zhǎng)、噪聲大或有快速瞬變時(shí)，應(yīng)在VCC和VEE之間靠近VCC引腳處放置一個(gè)0.1μF的電容進(jìn)行旁路。同時(shí)，應(yīng)盡量減小信號(hào)走線長(zhǎng)度，使用接地平面和表面貼裝元件，以獲得最佳性能。如果對(duì)參考電壓進(jìn)行去耦，建議使用低泄漏陶瓷電容。

（二）額外遲滯設(shè)計(jì)

為了增強(qiáng)抗干擾能力，部分型號(hào)可以通過(guò)外部電阻實(shí)現(xiàn)額外的遲滯。對(duì)于推挽輸出的MAX9015/MAX9017/MAX9019和開漏輸出的MAX9016/MAX9018/MAX9020，計(jì)算電阻值的公式略有不同，但基本原理都是利用正反饋來(lái)產(chǎn)生額外遲滯。

六、總結(jié)

MAX9015 - MAX9020系列納米功耗比較器以其超低功耗、高精度、寬電壓工作范圍和豐富的輸出設(shè)計(jì)等特性，為電子工程師在電池監(jiān)測(cè)、窗口檢測(cè)、零交叉檢測(cè)和邏輯電平轉(zhuǎn)換等應(yīng)用場(chǎng)景中提供了強(qiáng)大而可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，綜合考慮電氣特性、電路板布局和遲滯設(shè)計(jì)等因素，以充分發(fā)揮該系列比較器的性能優(yōu)勢(shì)。你在使用該系列比較器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。