MAX9117 - MAX9120：低功耗比較器的卓越之選

在電子設計領域，低功耗、高性能的比較器一直是工程師們追求的目標。MAXIM公司的MAX9117 - MAX9120系列比較器，以其獨特的特性和廣泛的應用場景，成為眾多工程師的首選。下面我們就來詳細了解一下這個系列的比較器。

文件下載：MAX9119.pdf

產品概述

MAX9117 - MAX9120是一系列采用節省空間的SC70封裝的納功率比較器，具備Beyond - the - Rails?輸入特性，并且能保證在低至 +1.6V 的電壓下正常工作。其中，MAX9117/MAX9118內置了一個1.252V ±1.75%的參考電壓，每個比較器僅消耗600nA的超低電源電流；而MAX9119/MAX9120（無參考電壓）每個比較器僅需350nA的電源電流。這種超低功耗的特性，使得該系列比較器非常適合用于雙電池監測/管理等應用。

應用領域廣泛

該系列比較器的應用場景十分豐富，常見的包括：

1. 雙電池監測/管理：能夠精準監測電池狀態，有效管理電池的使用，延長電池使用壽命。
2. 超低功耗系統：其超低的電源電流特性，能顯著降低系統整體功耗，提升系統的續航能力。
3. 移動通信：在手機等移動設備中，可用于信號檢測和處理，保障通信的穩定。
4. 筆記本和PDAs：為這些設備的電源管理和信號處理提供可靠支持。
5. 閾值檢測器/鑒別器：準確檢測信號是否達到設定閾值，實現信號的鑒別和處理。
6. 零交叉檢測器：如在交流信號檢測中，當信號過零時，比較器輸出狀態改變，實現零交叉檢測功能。
7. 邏輯電平轉換器：可以實現不同邏輯電平之間的轉換，例如將5V邏輯轉換為3V邏輯電平，方便不同電平系統之間的連接和通信。

產品特性亮點

封裝與功耗優勢

采用節省空間的SC70封裝，尺寸僅為SOT23的一半，極大地節省了電路板空間。同時，每個比較器的電源電流極低，MAX9119/MAX9120僅為350nA，帶參考電壓的MAX9117/MAX9118也只需600nA，非常適合對功耗要求苛刻的應用場景。

寬電壓工作范圍

能夠保證在低至 +1.6V 的電壓下正常工作，并且輸入電壓范圍可超出電源軌200mV，這使得它在不同電源電壓和輸入信號條件下都能穩定運行。

輸出級設計獨特

輸出級采用獨特設計，在開關過程中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問題。同時，還能在動態條件下最大限度地降低整體功耗，延長電池使用壽命。

• 推挽輸出：MAX9117/MAX9119具有推挽輸出級，能夠吸收和提供電流，內部大輸出驅動器可實現軌到軌輸出擺幅，負載能力高達 ±5mA。
• 開漏輸出：MAX9118/MAX9120采用開漏輸出級，適用于混合電壓系統設計，可通過外部上拉電阻實現不同的輸出電平。

內部遲滯設計

內部遲滯確保了即使在輸入信號緩慢變化的情況下，也能實現清晰的輸出切換，有效避免了因噪聲或寄生反饋導致的輸出振蕩問題。

無相位反轉

對于過驅動輸入，不會出現相位反轉現象，保證了輸出信號的準確性和穩定性。

電氣特性詳解

電源相關特性

• 電源電壓范圍：在不同溫度條件下，電源電壓范圍有所不同。在TA = +25°C時，可低至1.6V；在TA = TMIN至TMAX時，為1.8V 至 5.5V。
• 電源電流：不同型號和工作電壓下，電源電流也有所差異。例如，MAX9117/MAX9118在VCC = 1.6V、TA = +25°C時，電源電流典型值為0.60μA；MAX9119/MAX9120在VCC = 1.6V、TA = +25°C時，典型值為0.35μA。

輸入特性

• 輸入電壓范圍：輸入共模電壓范圍可從VEE - 0.2V 擴展到VCC + 0.2V，保證了在超出電源軌的一定范圍內也能正常工作。
• 輸入失調電壓：在TA = +25°C時，典型值為1mV，最大值為5mV。
• 輸入偏置電流：在TA = +25°C時，典型值為0.15nA，最大值為1nA。

輸出特性

• 輸出電壓擺幅：不同型號和負載條件下，輸出電壓擺幅有所不同。例如，MAX9117/MAX9119在VCC = 5V、ISOURCE = 5mA、TA = +25°C時，輸出電壓擺幅高的典型值為190mV。
• 傳播延遲：在不同電源電壓和負載條件下，傳播延遲也會發生變化。例如，在VCC = 1.6V時，高到低傳播延遲典型值為16μs。

參考電壓特性（僅MAX9117/MAX9118）

• 參考電壓：輸出電壓為 +1.252V，在 -40°C 至 +85°C 溫度范圍內，典型溫度系數為100ppm/°C。
• 參考輸出電壓噪聲：在不同帶寬和電容條件下，噪聲水平有所不同。例如，在BW = 10Hz 至 100kHz、CREF = 1nF時，噪聲典型值為0.2mV RMS。

設計與應用注意事項

額外遲滯設計

如果需要額外的遲滯，可以通過電阻網絡實現正反饋來產生。不過，這種方法會降低遲滯響應時間，在設計時需要權衡。對于MAX9117/MAX9119和MAX9118/MAX9120，計算電阻值的公式有所不同，具體計算步驟可參考文檔中的說明。

電路板布局和旁路

通常情況下，不需要電源旁路電容。但當電源阻抗高、電源引線長或電源線上預計有過多噪聲時，應在器件的電源引腳附近使用100nF的旁路電容。同時，要盡量減小信號走線長度，以減少雜散電容。建議使用接地層和表面貼裝元件。如果對REF引腳進行去耦，應使用低泄漏電容。

典型應用電路示例

• 零交叉檢測器：將MAX9119的反相輸入接地，同相輸入連接到信號源。當同相輸入信號過零時，比較器輸出狀態改變，實現零交叉檢測功能。
• 邏輯電平轉換器：以MAX9120為例，用 +5V 電源供電，其開漏輸出的上拉電阻連接到 +3V 電源。這樣可以將5V邏輯轉換為3V邏輯電平，且不會在3V邏輯輸入上產生過電壓。

MAX9117 - MAX9120系列比較器憑借其低功耗、寬電壓工作范圍、獨特的輸出級設計和豐富的應用特性，為電子工程師在設計各種低功耗系統時提供了一個優秀的選擇。在實際應用中，工程師們可以根據具體需求，充分發揮該系列比較器的優勢，實現高效、穩定的電路設計。你在使用這類比較器的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區分享。