超低功耗双比较器LTC1841/LTC1842/LTC1843：特性、应用与设计要点

在电子设计领域，对于低功耗、高性能比较器的需求日益增长。Linear Technology公司的LTC1841/LTC1842/LTC1843系列超低功耗双比较器，凭借其出色的性能和丰富的特性，成为众多应用场景的理想选择。下面将详细介绍这一系列比较器的特点、应用及设计要点。

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特性亮点

超低静态电流

该系列比较器的静态电流极低，典型值仅为3.5µA。这一特性使得它们在电池供电系统中表现出色，能够有效延长电池的使用寿命。即使在温度变化的情况下，其供电电流也能保持在较低水平，小于5.7µA。

宽电源范围

LTC1841可在单电源2V至11V或双电源±1V至±5.5V的范围内工作，而LTC1842/LTC1843则可在单电源2.5V至11V或双电源±1.25V至±5.5V的范围内工作。这种宽电源范围的设计，使得它们能够适应不同的电源环境，提高了系统的灵活性。

开漏输出

比较器的输出为开漏输出，典型情况下能够吸收大于20mA的电流。这种输出结构允许进行线或操作，并且可以方便地用于电平转换应用。同时，在三态模式下，输出的泄漏电流很低，允许使用高阻值的上拉电阻。

内置参考电压

LTC1842/LTC1843内置了1.182V ±1%的参考电压，该参考电压输出能够驱动高达0.01µF的旁路电容而不会发生振荡。在 -40°C至85°C的温度范围内，参考精度可达1.5%，并且在典型情况下能够提供大于1mA的源电流和10µA的灌电流。

可调迟滞

通过使用两个电阻和HYST引脚，可以轻松对LTC1842/LTC1843的迟滞进行编程。最大允许的REF和HYST引脚之间的电压为50mV，可产生最大100mV的迟滞电压带，不过迟滞带可能会有高达15%的变化。

快速响应

在10mV的过驱动下，传播延迟仅为12µs，能够快速响应输入信号的变化，满足高速应用的需求。

无电流尖峰

在比较器切换逻辑状态时，消除了通常会出现的交叉导通电流，从而避免了电源毛刺的产生，提高了系统的稳定性。

应用场景

电池供电系统监控

由于其超低的静态电流，LTC1841/LTC1842/LTC1843非常适合用于电池供电系统的监控。可以实时监测电池的电压，当电池电压低于或高于设定的阈值时，及时发出警报或采取相应的措施，如切换电源或断开负载，以保护电池和系统的安全。

阈值检测

在各种需要进行阈值检测的应用中，如过压保护、欠压保护等，该系列比较器可以准确地检测输入信号是否超过或低于设定的阈值，并输出相应的信号，实现系统的安全保护。

窗口比较器

可以将其用作窗口比较器，检测输入信号是否处于设定的电压范围内。例如，在工业自动化中，用于检测传感器输出的信号是否在正常工作范围内，以便及时发现故障并采取措施。

振荡器电路

在振荡器电路中，LTC1841/LTC1842/LTC1843可以作为关键的比较元件，产生稳定的振荡信号。

设计要点

电源设计

比较器可以使用单电源或双电源供电。如果参考输出需要提供超过1mA的电流，或者电源的源阻抗较高，建议在V⁺引脚处使用一个0.1µF的旁路电容，以减少电源噪声的影响。

输入设计

比较器的输入电压范围可以从负电源V⁻到正电源V⁺以下1.3V（最大值）。输入可以承受比V⁻低300mV或比V⁺高300mV的电压而不会损坏，并且典型的输入泄漏电流仅为±10pA。在设计时，需要注意输入信号的范围，确保其在比较器的允许范围内。

输出设计

每个比较器的输出是一个开漏下拉到V⁻的结构，能够吸收大于20mA的电流。在使用时，需要根据实际需求选择合适的上拉电阻，以确保输出信号的电平符合要求。

参考电压设计

内部的带隙参考电压输出为1.182V（相对于V⁻）。为了防止V⁺上的毛刺或参考负载瞬变干扰参考输出电压，可以在参考输出端添加一个旁路电容。通过插入一个串联电阻，可以使用高达100µF的电容值。不同电容值所需的电阻值可以参考相关的阻尼电阻与旁路电容值的关系图。

迟滞设计

对于LTC1842/LTC1843，可以通过在REF和HYST引脚之间连接一个电阻（R1），并从HYST引脚连接一个电阻（R2）到V⁻来添加迟滞。迟滞电压带（VHB）等于REF和HYST引脚之间电压差的两倍。最大允许的REF和HYST引脚之间的电压为50mV，产生的最大迟滞电压带为100mV。如果不需要迟滞，应将HYST引脚短接到REF。

典型应用案例

窗口检测器

以LTC1843为例，可将其用作微功耗窗口检测器。通过合理选择电阻R1、R2、R3、R4和R5的值，可以实现对输入电压的双电平检测。具体设计步骤如下：

1. 选择所需的迟滞电压带，并根据迟滞部分的公式计算R4和R5的值。
2. 选择R1的值，为了确保阈值精度，R1中的电流应超过100nA，通常可选择100k至1M范围内的值。
3. 计算R2 + R3的值，根据过压阈值（如5.5V）的设计方程进行计算。
4. 计算R2的值，根据欠压阈值（如4.5V）的设计方程进行计算。
5. 计算R3的值。
6. 验证电阻值的正确性。

电池切换电路

在电池切换电路中，LTC1842可以实时监测电池和墙式适配器的电压，当电池电压低于设定值时，自动切换到墙式适配器供电；当电池充电完成后，又可以切换回电池供电，实现电源的自动切换。

低电量负载断开和充电终止

使用LTC1843可以实现低电量负载断开和充电终止功能。当电池电压低于设定的低电量阈值时，断开负载；当电池充满电时，终止充电过程，保护电池免受过充和过放的影响。

总结

LTC1841/LTC1842/LTC1843系列超低功耗双比较器以其超低静态电流、宽电源范围、开漏输出、内置参考电压、可调迟滞等优点，在电池供电系统监控、阈值检测、窗口比较器、振荡器电路等众多应用场景中表现出色。在设计过程中，需要根据具体应用需求，合理设计电源、输入、输出、参考电压和迟滞等参数，以充分发挥比较器的性能。你在实际使用中是否也遇到过一些与比较器设计相关的问题呢？欢迎在评论区分享交流。