超节能 MAX9117 - MAX9120 比较器，开启低功耗电路设计新时代

在电子工程师的日常工作中，寻找低功耗、高性能的集成电路一直是一项重要任务。特别是在电池供电的设备中，微小的功耗差异都可能对产品的续航和性能产生重大影响。今天，我要给大家介绍 MAXIM 公司推出的 MAX9117 - MAX9120 系列比较器，它们在节省空间、降低功耗方面表现出色，堪称电子设备的“节能小能手”。

文件下载：MAX9117.pdf

一、产品概述

MAX9117 - MAX9120 是采用超小型 SC70 封装的纳瓦级功耗比较器，具备 Beyond - the - Rails 输入特性，能在低至 +1.6V 的电压下稳定工作。其中，MAX9117/MAX9118 内置 1.252V ±1.75% 的参考电压，每比较器仅消耗 600nA 的超低电源电流，而 MAX9119/MAX9120 没有参考电压，电源电流更是低至 350nA。这种超低功耗特性使得该系列比较器非常适合用于各种双电池监控与管理应用。

我们不妨思考一下，在如此低的功耗下，这些比较器是如何保证性能稳定的呢？这背后的设计理念又是什么呢？

二、主要特性

（一）封装小巧，节省空间

SC70 封装尺寸仅为 SOT23 的一半，对于对空间要求苛刻的应用来说，无疑是一个绝佳选择。例如在一些便携设备中，每一点空间的节省都可能为其他部件留出更多的设计余地。

（二）超低电源电流

不同型号的电源电流根据是否内置参考电压有所不同，MAX9119/MAX9120 每比较器 350nA，MAX9117/MAX9118 带参考时每比较器 600nA。这一特性大大降低了设备的整体功耗，延长了电池的使用寿命。想象一下，在一个需要长时间运行的设备中，这种超低功耗的比较器能为我们带来多大的便利。

（三）宽输入电压范围

输入电压范围可超出电源轨 200mV，这使得比较器在复杂的电压环境下也能正常工作，增强了其对不同电源系统的适应性。

（四）多种输出类型可选

MAX9117/MAX9119 采用 CMOS 推挽输出级，具有 ±5mA 的驱动能力，能提供轨到轨的输出摆幅；而 MAX9118/MAX9120 则采用开漏输出级，适用于混合电压系统设计，可用于实现线或输出逻辑功能。这种多样化的输出类型使得工程师可以根据具体的应用需求进行灵活选择。

（五）无撬棍电流开关和内部迟滞

独特的输出级设计在切换时能有效限制电源电流浪涌，几乎消除了许多其他比较器常见的电源毛刺，同时内部迟滞确保了即使输入信号缓慢变化，输出也能实现干净的切换。

（六）无反相现象

对于过驱动输入，不会出现相位反转现象，保证了信号处理的准确性和稳定性。

三、应用领域

（一）双电池监控与管理

凭借超低功耗和稳定的性能，该系列比较器能够实时准确地监测电池的状态，有效管理电池的充放电过程，延长电池的使用寿命，提高电池的使用效率。想象一下，如果电池管理系统出现问题，可能会导致设备突然关机、电池寿命缩短等一系列问题，而 MAX9117 - MAX9120 就能很好地避免这些问题的发生。

（二）超低功耗系统

在一些对功耗要求极高的系统中，如无线传感器网络、物联网设备等，MAX9117 - MAX9120 的超低功耗特性能够显著降低系统的整体功耗，延长设备的续航时间，减少电池更换的频率。

（三）移动通信设备

在手机、平板电脑等移动设备中，空间和功耗都是非常关键的因素。SC70 封装的小巧尺寸和超低功耗使得该系列比较器能够完美适配这些设备，为设备的高性能运行提供保障。

（四）笔记本电脑和 PDA

在这些设备中，电池续航能力是用户关注的重点之一。MAX9117 - MAX9120 能够帮助设备更好地管理电池电量，提高电池的使用效率，从而延长设备的使用时间。

（五）阈值检测与鉴别

在一些需要进行阈值检测的应用中，如温度传感器、压力传感器等，该系列比较器能够准确地检测输入信号是否超过设定的阈值，并及时输出相应的信号，实现对设备的精确控制。

（六）接地或供电线感应

在某些电路中，需要对接地或供电线的电压进行感应和监测。MAX9117 - MAX9120 的宽输入电压范围和高灵敏度使得它能够很好地满足这些需求，确保电路的稳定运行。

（七）遥测和远程系统

在遥测和远程系统中，设备通常需要长时间运行且难以频繁更换电池。MAX9117 - MAX9120 的超低功耗特性能够保证设备在低功耗的情况下稳定运行，延长设备的使用寿命，降低维护成本。

（八）医疗仪器

在医疗仪器中，对设备的可靠性和稳定性要求非常高。该系列比较器的高性能和低功耗特性能够满足医疗仪器的严格要求，为医疗设备的正常运行提供保障。

四、电气特性

（一）电源电压范围

在不同的温度条件下，电源电压范围有所不同。在常温（TA = +25°C）下，可低至 1.6V；在 -40°C 至 +85°C 的全温度范围内，最低为 1.8V。这表明该系列比较器在较宽的电压范围内都能稳定工作。

（二）电源电流

不同型号的电源电流差异明显，MAX9117/MAX9118 带参考时的电源电流相对较高，而 MAX9119/MAX9120 无参考时的电源电流更低。这种差异使得我们可以根据具体的应用需求选择合适的型号，以达到最佳的功耗控制效果。

（三）输入特性

输入失调电压、输入偏置电流、输入共模电压范围等参数都在合理的范围内，确保了比较器能够准确地处理输入信号。例如，输入失调电压在常温下典型值为 1mV，最大值为 5mV，这使得比较器能够对微小的输入信号差异进行准确判断。

（四）输出特性

输出电压摆幅、输出泄漏电流、输出短路电流等参数表现良好，能够满足不同负载的需求。例如，输出电压摆幅在不同的电源电压和负载电流下都能保持在一定的范围内，确保了输出信号的稳定和可靠。

（五）传播延迟

在不同的电源电压和负载条件下，传播延迟有所不同。一般来说，电源电压越高，传播延迟越短。这一特性在设计高速电路时需要特别关注，以确保信号的及时处理和传输。

五、典型应用电路

（一）零交叉检测器

在零交叉检测器应用中，将 MAX9119 的反相输入接地，非反相输入连接到 100mV P - P 的信号源。当非反相输入的信号过 0V 时，比较器的输出状态发生变化，实现对信号过零点的检测。这种应用在交流信号处理、电力系统监测等领域有着广泛的应用。

（二）逻辑电平转换器

通过将 MAX9120 的电源电压设置为 +5V，开漏输出的上拉电阻连接到 +3V 电源电压，可以将 5V 逻辑信号转换为 3V 逻辑电平。反过来，也可以实现 3V 到 5V 的逻辑电平转换。这种应用在不同电压级别的电路之间的信号传输中非常有用，能够避免因电压不匹配而导致的信号失真和设备损坏。

六、设计注意事项

（一）电源旁路电容

一般情况下不需要使用电源旁路电容，但在电源阻抗高、电源线长或电源线上可能存在过多噪声时，应在设备的电源引脚附近使用 100nF 的旁路电容，以确保电源的稳定。

（二）信号走线长度

尽量缩短信号走线的长度，以减少杂散电容的影响，提高信号的传输质量。

（三）接地和元件选择

建议使用接地平面和表面贴装元件，以降低电路的电磁干扰和噪声。如果需要对 REF 引脚进行去耦，应使用低泄漏电容，以保证参考电压的稳定性。

七、总结

MAX9117 - MAX9120 系列比较器以其超小封装、超低功耗、宽输入电压范围和多种输出类型等优点，为电子工程师在设计低功耗、高性能电路时提供了一个优秀的选择。无论是在电池供电的便携设备还是其他对功耗和空间有严格要求的应用中，该系列比较器都能发挥出其独特的优势。作为电子工程师，我们应该充分了解这些产品的特性和应用，将其灵活运用到实际的设计中，为产品的性能提升和创新发展贡献自己的力量。

大家在使用 MAX9117 - MAX9120 系列比较器的过程中，有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的应用场景呢？欢迎在评论区分享交流。