超低功耗雙比較器LTC1841/LTC1842/LTC1843：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

在電子設(shè)計領(lǐng)域，對于低功耗、高性能比較器的需求日益增長。Linear Technology公司的LTC1841/LTC1842/LTC1843系列超低功耗雙比較器，憑借其出色的性能和豐富的特性，成為眾多應(yīng)用場景的理想選擇。下面將詳細介紹這一系列比較器的特點、應(yīng)用及設(shè)計要點。

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特性亮點

超低靜態(tài)電流

該系列比較器的靜態(tài)電流極低，典型值僅為3.5μA。這一特性使得它們在電池供電系統(tǒng)中表現(xiàn)出色，能夠有效延長電池的使用壽命。即使在溫度變化的情況下，其供電電流也能保持在較低水平，小于5.7μA。

寬電源范圍

LTC1841可在單電源2V至11V或雙電源±1V至±5.5V的范圍內(nèi)工作，而LTC1842/LTC1843則可在單電源2.5V至11V或雙電源±1.25V至±5.5V的范圍內(nèi)工作。這種寬電源范圍的設(shè)計，使得它們能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境，提高了系統(tǒng)的靈活性。

開漏輸出

比較器的輸出為開漏輸出，典型情況下能夠吸收大于20mA的電流。這種輸出結(jié)構(gòu)允許進行線或操作，并且可以方便地用于電平轉(zhuǎn)換應(yīng)用。同時，在三態(tài)模式下，輸出的泄漏電流很低，允許使用高阻值的上拉電阻。

內(nèi)置參考電壓

LTC1842/LTC1843內(nèi)置了1.182V ±1%的參考電壓，該參考電壓輸出能夠驅(qū)動高達0.01μF的旁路電容而不會發(fā)生振蕩。在 -40°C至85°C的溫度范圍內(nèi)，參考精度可達1.5%，并且在典型情況下能夠提供大于1mA的源電流和10μA的灌電流。

可調(diào)遲滯

通過使用兩個電阻和HYST引腳，可以輕松對LTC1842/LTC1843的遲滯進行編程。最大允許的REF和HYST引腳之間的電壓為50mV，可產(chǎn)生最大100mV的遲滯電壓帶，不過遲滯帶可能會有高達15%的變化。

快速響應(yīng)

在10mV的過驅(qū)動下，傳播延遲僅為12μs，能夠快速響應(yīng)輸入信號的變化，滿足高速應(yīng)用的需求。

無電流尖峰

在比較器切換邏輯狀態(tài)時，消除了通常會出現(xiàn)的交叉導(dǎo)通電流，從而避免了電源毛刺的產(chǎn)生，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

應(yīng)用場景

電池供電系統(tǒng)監(jiān)控

由于其超低的靜態(tài)電流，LTC1841/LTC1842/LTC1843非常適合用于電池供電系統(tǒng)的監(jiān)控?？梢詫崟r監(jiān)測電池的電壓，當電池電壓低于或高于設(shè)定的閾值時，及時發(fā)出警報或采取相應(yīng)的措施，如切換電源或斷開負載，以保護電池和系統(tǒng)的安全。

閾值檢測

在各種需要進行閾值檢測的應(yīng)用中，如過壓保護、欠壓保護等，該系列比較器可以準確地檢測輸入信號是否超過或低于設(shè)定的閾值，并輸出相應(yīng)的信號，實現(xiàn)系統(tǒng)的安全保護。

窗口比較器

可以將其用作窗口比較器，檢測輸入信號是否處于設(shè)定的電壓范圍內(nèi)。例如，在工業(yè)自動化中，用于檢測傳感器輸出的信號是否在正常工作范圍內(nèi)，以便及時發(fā)現(xiàn)故障并采取措施。

振蕩器電路

在振蕩器電路中，LTC1841/LTC1842/LTC1843可以作為關(guān)鍵的比較元件，產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩信號。

設(shè)計要點

電源設(shè)計

比較器可以使用單電源或雙電源供電。如果參考輸出需要提供超過1mA的電流，或者電源的源阻抗較高，建議在V?引腳處使用一個0.1μF的旁路電容，以減少電源噪聲的影響。

輸入設(shè)計

比較器的輸入電壓范圍可以從負電源V?到正電源V?以下1.3V（最大值）。輸入可以承受比V?低300mV或比V?高300mV的電壓而不會損壞，并且典型的輸入泄漏電流僅為±10pA。在設(shè)計時，需要注意輸入信號的范圍，確保其在比較器的允許范圍內(nèi)。

輸出設(shè)計

每個比較器的輸出是一個開漏下拉到V?的結(jié)構(gòu)，能夠吸收大于20mA的電流。在使用時，需要根據(jù)實際需求選擇合適的上拉電阻，以確保輸出信號的電平符合要求。

參考電壓設(shè)計

內(nèi)部的帶隙參考電壓輸出為1.182V（相對于V?）。為了防止V?上的毛刺或參考負載瞬變干擾參考輸出電壓，可以在參考輸出端添加一個旁路電容。通過插入一個串聯(lián)電阻，可以使用高達100μF的電容值。不同電容值所需的電阻值可以參考相關(guān)的阻尼電阻與旁路電容值的關(guān)系圖。

遲滯設(shè)計

對于LTC1842/LTC1843，可以通過在REF和HYST引腳之間連接一個電阻（R1），并從HYST引腳連接一個電阻（R2）到V?來添加遲滯。遲滯電壓帶（VHB）等于REF和HYST引腳之間電壓差的兩倍。最大允許的REF和HYST引腳之間的電壓為50mV，產(chǎn)生的最大遲滯電壓帶為100mV。如果不需要遲滯，應(yīng)將HYST引腳短接到REF。

典型應(yīng)用案例

窗口檢測器

以LTC1843為例，可將其用作微功耗窗口檢測器。通過合理選擇電阻R1、R2、R3、R4和R5的值，可以實現(xiàn)對輸入電壓的雙電平檢測。具體設(shè)計步驟如下：

1. 選擇所需的遲滯電壓帶，并根據(jù)遲滯部分的公式計算R4和R5的值。
2. 選擇R1的值，為了確保閾值精度，R1中的電流應(yīng)超過100nA，通?？蛇x擇100k至1M范圍內(nèi)的值。
3. 計算R2 + R3的值，根據(jù)過壓閾值（如5.5V）的設(shè)計方程進行計算。
4. 計算R2的值，根據(jù)欠壓閾值（如4.5V）的設(shè)計方程進行計算。
5. 計算R3的值。
6. 驗證電阻值的正確性。

電池切換電路

在電池切換電路中，LTC1842可以實時監(jiān)測電池和墻式適配器的電壓，當電池電壓低于設(shè)定值時，自動切換到墻式適配器供電；當電池充電完成后，又可以切換回電池供電，實現(xiàn)電源的自動切換。

低電量負載斷開和充電終止

使用LTC1843可以實現(xiàn)低電量負載斷開和充電終止功能。當電池電壓低于設(shè)定的低電量閾值時，斷開負載；當電池充滿電時，終止充電過程，保護電池免受過充和過放的影響。

總結(jié)

LTC1841/LTC1842/LTC1843系列超低功耗雙比較器以其超低靜態(tài)電流、寬電源范圍、開漏輸出、內(nèi)置參考電壓、可調(diào)遲滯等優(yōu)點，在電池供電系統(tǒng)監(jiān)控、閾值檢測、窗口比較器、振蕩器電路等眾多應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色。在設(shè)計過程中，需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理設(shè)計電源、輸入、輸出、參考電壓和遲滯等參數(shù)，以充分發(fā)揮比較器的性能。你在實際使用中是否也遇到過一些與比較器設(shè)計相關(guān)的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。