超低功耗雙比較器LTC1841/LTC1842/LTC1843：特性、應用與設計要點

在電子設計領域，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、應用及設計要點。

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特性亮點

超低靜態電流

該系列比較器的靜態電流極低，典型值僅為3.5μA。這一特性使得它們在電池供電系統中表現出色，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的范圍內工作。這種寬電源范圍的設計，使得它們能夠適應不同的電源環境，提高了系統的靈活性。

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。這種輸出結構允許進行線或操作，并且可以方便地用于電平轉換應用。同時，在三態模式下，輸出的泄漏電流很低，允許使用高阻值的上拉電阻。

內置參考電壓

LTC1842/LTC1843內置了1.182V ±1%的參考電壓，該參考電壓輸出能夠驅動高達0.01μF的旁路電容而不會發生振蕩。在 -40°C至85°C的溫度范圍內，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

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

無電流尖峰

在比較器切換邏輯狀態時，消除了通常會出現的交叉導通電流，從而避免了電源毛刺的產生，提高了系統的穩定性。

應用場景

電池供電系統監控

由于其超低的靜態電流，LTC1841/LTC1842/LTC1843非常適合用于電池供電系統的監控。可以實時監測電池的電壓，當電池電壓低于或高于設定的閾值時，及時發出警報或采取相應的措施，如切換電源或斷開負載，以保護電池和系統的安全。

閾值檢測

在各種需要進行閾值檢測的應用中，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定的閾值，并輸出相應的信號，實現系統的安全保護。

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定的電壓范圍內。例如，在工業自動化中，用于檢測傳感器輸出的信號是否在正常工作范圍內，以便及時發現故障并采取措施。

振蕩器電路

在振蕩器電路中，LTC1841/LTC1842/LTC1843可以作為關鍵的比較元件，產生穩定的振蕩信號。

設計要點

電源設計

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。

輸出設計

每個比較器的輸出是一個開漏下拉到V?的結構，能夠吸收大于20mA的電流。在使用時，需要根據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。

參考電壓設計

內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的阻尼電阻與旁路電容值的關系圖。

遲滯設計

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，產生的最大遲滯電壓帶為100mV。如果不需要遲滯，應將HYST引腳短接到REF。

典型應用案例

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，可以實現對輸入電壓的雙電平檢測。具體設計步驟如下：

1. 選擇所需的遲滯電壓帶，并根據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中的電流應超過100nA，通常可選擇100k至1M范圍內的值。
3. 計算R2 + R3的值，根據過壓閾值（如5.5V）的設計方程進行計算。
4. 計算R2的值，根據欠壓閾值（如4.5V）的設計方程進行計算。
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可以實時監測電池和墻式適配器的電壓，當電池電壓低于設定值時，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可以實現低電量負載斷開和充電終止功能。當電池電壓低于設定的低電量閾值時，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

LTC1841/LTC1842/LTC1843系列超低功耗雙比較器以其超低靜態電流、寬電源范圍、開漏輸出、內置參考電壓、可調遲滯等優點，在電池供電系統監控、閾值檢測、窗口比較器、振蕩器電路等眾多應用場景中表現出色。在設計過程中，需要根據具體應用需求，合理設計電源、輸入、輸出、參考電壓和遲滯等參數，以充分發揮比較器的性能。你在實際使用中是否也遇到過一些與比較器設計相關的問題呢？歡迎在評論區分享交流。