超節(jié)能 MAX9117 - MAX9120 比較器，開啟低功耗電路設(shè)計新時代

在電子工程師的日常工作中，尋找低功耗、高性能的集成電路一直是一項重要任務(wù)。特別是在電池供電的設(shè)備中，微小的功耗差異都可能對產(chǎn)品的續(xù)航和性能產(chǎn)生重大影響。今天，我要給大家介紹 MAXIM 公司推出的 MAX9117 - MAX9120 系列比較器，它們在節(jié)省空間、降低功耗方面表現(xiàn)出色，堪稱電子設(shè)備的“節(jié)能小能手”。

文件下載：MAX9117.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX9117 - MAX9120 是采用超小型 SC70 封裝的納瓦級功耗比較器，具備 Beyond - the - Rails 輸入特性，能在低至 +1.6V 的電壓下穩(wěn)定工作。其中，MAX9117/MAX9118 內(nèi)置 1.252V ±1.75% 的參考電壓，每比較器僅消耗 600nA 的超低電源電流，而 MAX9119/MAX9120 沒有參考電壓，電源電流更是低至 350nA。這種超低功耗特性使得該系列比較器非常適合用于各種雙電池監(jiān)控與管理應(yīng)用。

我們不妨思考一下，在如此低的功耗下，這些比較器是如何保證性能穩(wěn)定的呢？這背后的設(shè)計理念又是什么呢？

二、主要特性

（一）封裝小巧，節(jié)省空間

SC70 封裝尺寸僅為 SOT23 的一半，對于對空間要求苛刻的應(yīng)用來說，無疑是一個絕佳選擇。例如在一些便攜設(shè)備中，每一點空間的節(jié)省都可能為其他部件留出更多的設(shè)計余地。

（二）超低電源電流

不同型號的電源電流根據(jù)是否內(nèi)置參考電壓有所不同，MAX9119/MAX9120 每比較器 350nA，MAX9117/MAX9118 帶參考時每比較器 600nA。這一特性大大降低了設(shè)備的整體功耗，延長了電池的使用壽命。想象一下，在一個需要長時間運行的設(shè)備中，這種超低功耗的比較器能為我們帶來多大的便利。

（三）寬輸入電壓范圍

輸入電壓范圍可超出電源軌 200mV，這使得比較器在復(fù)雜的電壓環(huán)境下也能正常工作，增強了其對不同電源系統(tǒng)的適應(yīng)性。

（四）多種輸出類型可選

MAX9117/MAX9119 采用 CMOS 推挽輸出級，具有 ±5mA 的驅(qū)動能力，能提供軌到軌的輸出擺幅；而 MAX9118/MAX9120 則采用開漏輸出級，適用于混合電壓系統(tǒng)設(shè)計，可用于實現(xiàn)線或輸出邏輯功能。這種多樣化的輸出類型使得工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求進行靈活選擇。

（五）無撬棍電流開關(guān)和內(nèi)部遲滯

獨特的輸出級設(shè)計在切換時能有效限制電源電流浪涌，幾乎消除了許多其他比較器常見的電源毛刺，同時內(nèi)部遲滯確保了即使輸入信號緩慢變化，輸出也能實現(xiàn)干凈的切換。

（六）無反相現(xiàn)象

對于過驅(qū)動輸入，不會出現(xiàn)相位反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，保證了信號處理的準確性和穩(wěn)定性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）雙電池監(jiān)控與管理

憑借超低功耗和穩(wěn)定的性能，該系列比較器能夠?qū)崟r準確地監(jiān)測電池的狀態(tài)，有效管理電池的充放電過程，延長電池的使用壽命，提高電池的使用效率。想象一下，如果電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題，可能會導(dǎo)致設(shè)備突然關(guān)機、電池壽命縮短等一系列問題，而 MAX9117 - MAX9120 就能很好地避免這些問題的發(fā)生。

（二）超低功耗系統(tǒng)

在一些對功耗要求極高的系統(tǒng)中，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等，MAX9117 - MAX9120 的超低功耗特性能夠顯著降低系統(tǒng)的整體功耗，延長設(shè)備的續(xù)航時間，減少電池更換的頻率。

（三）移動通信設(shè)備

在手機、平板電腦等移動設(shè)備中，空間和功耗都是非常關(guān)鍵的因素。SC70 封裝的小巧尺寸和超低功耗使得該系列比較器能夠完美適配這些設(shè)備，為設(shè)備的高性能運行提供保障。

（四）筆記本電腦和 PDA

在這些設(shè)備中，電池續(xù)航能力是用戶關(guān)注的重點之一。MAX9117 - MAX9120 能夠幫助設(shè)備更好地管理電池電量，提高電池的使用效率，從而延長設(shè)備的使用時間。

（五）閾值檢測與鑒別

在一些需要進行閾值檢測的應(yīng)用中，如溫度傳感器、壓力傳感器等，該系列比較器能夠準確地檢測輸入信號是否超過設(shè)定的閾值，并及時輸出相應(yīng)的信號，實現(xiàn)對設(shè)備的精確控制。

（六）接地或供電線感應(yīng)

在某些電路中，需要對接地或供電線的電壓進行感應(yīng)和監(jiān)測。MAX9117 - MAX9120 的寬輸入電壓范圍和高靈敏度使得它能夠很好地滿足這些需求，確保電路的穩(wěn)定運行。

（七）遙測和遠程系統(tǒng)

在遙測和遠程系統(tǒng)中，設(shè)備通常需要長時間運行且難以頻繁更換電池。MAX9117 - MAX9120 的超低功耗特性能夠保證設(shè)備在低功耗的情況下穩(wěn)定運行，延長設(shè)備的使用壽命，降低維護成本。

（八）醫(yī)療儀器

在醫(yī)療儀器中，對設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性要求非常高。該系列比較器的高性能和低功耗特性能夠滿足醫(yī)療儀器的嚴格要求，為醫(yī)療設(shè)備的正常運行提供保障。

四、電氣特性

（一）電源電壓范圍

在不同的溫度條件下，電源電壓范圍有所不同。在常溫（TA = +25°C）下，可低至 1.6V；在 -40°C 至 +85°C 的全溫度范圍內(nèi)，最低為 1.8V。這表明該系列比較器在較寬的電壓范圍內(nèi)都能穩(wěn)定工作。

（二）電源電流

不同型號的電源電流差異明顯，MAX9117/MAX9118 帶參考時的電源電流相對較高，而 MAX9119/MAX9120 無參考時的電源電流更低。這種差異使得我們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的型號，以達到最佳的功耗控制效果。

（三）輸入特性

輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、輸入共模電壓范圍等參數(shù)都在合理的范圍內(nèi)，確保了比較器能夠準確地處理輸入信號。例如，輸入失調(diào)電壓在常溫下典型值為 1mV，最大值為 5mV，這使得比較器能夠?qū)ξ⑿〉妮斎胄盘柌町愡M行準確判斷。

（四）輸出特性

輸出電壓擺幅、輸出泄漏電流、輸出短路電流等參數(shù)表現(xiàn)良好，能夠滿足不同負載的需求。例如，輸出電壓擺幅在不同的電源電壓和負載電流下都能保持在一定的范圍內(nèi)，確保了輸出信號的穩(wěn)定和可靠。

（五）傳播延遲

在不同的電源電壓和負載條件下，傳播延遲有所不同。一般來說，電源電壓越高，傳播延遲越短。這一特性在設(shè)計高速電路時需要特別關(guān)注，以確保信號的及時處理和傳輸。

五、典型應(yīng)用電路

（一）零交叉檢測器

在零交叉檢測器應(yīng)用中，將 MAX9119 的反相輸入接地，非反相輸入連接到 100mV P - P 的信號源。當(dāng)非反相輸入的信號過 0V 時，比較器的輸出狀態(tài)發(fā)生變化，實現(xiàn)對信號過零點的檢測。這種應(yīng)用在交流信號處理、電力系統(tǒng)監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

（二）邏輯電平轉(zhuǎn)換器

通過將 MAX9120 的電源電壓設(shè)置為 +5V，開漏輸出的上拉電阻連接到 +3V 電源電壓，可以將 5V 邏輯信號轉(zhuǎn)換為 3V 邏輯電平。反過來，也可以實現(xiàn) 3V 到 5V 的邏輯電平轉(zhuǎn)換。這種應(yīng)用在不同電壓級別的電路之間的信號傳輸中非常有用，能夠避免因電壓不匹配而導(dǎo)致的信號失真和設(shè)備損壞。

六、設(shè)計注意事項

（一）電源旁路電容

一般情況下不需要使用電源旁路電容，但在電源阻抗高、電源線長或電源線上可能存在過多噪聲時，應(yīng)在設(shè)備的電源引腳附近使用 100nF 的旁路電容，以確保電源的穩(wěn)定。

（二）信號走線長度

盡量縮短信號走線的長度，以減少雜散電容的影響，提高信號的傳輸質(zhì)量。

（三）接地和元件選擇

建議使用接地平面和表面貼裝元件，以降低電路的電磁干擾和噪聲。如果需要對 REF 引腳進行去耦，應(yīng)使用低泄漏電容，以保證參考電壓的穩(wěn)定性。

七、總結(jié)

MAX9117 - MAX9120 系列比較器以其超小封裝、超低功耗、寬輸入電壓范圍和多種輸出類型等優(yōu)點，為電子工程師在設(shè)計低功耗、高性能電路時提供了一個優(yōu)秀的選擇。無論是在電池供電的便攜設(shè)備還是其他對功耗和空間有嚴格要求的應(yīng)用中，該系列比較器都能發(fā)揮出其獨特的優(yōu)勢。作為電子工程師，我們應(yīng)該充分了解這些產(chǎn)品的特性和應(yīng)用，將其靈活運用到實際的設(shè)計中，為產(chǎn)品的性能提升和創(chuàng)新發(fā)展貢獻自己的力量。

大家在使用 MAX9117 - MAX9120 系列比較器的過程中，有沒有遇到過什么有趣的問題或者獨特的應(yīng)用場景呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。