超節(jié)能 MAX9117 - MAX9120 比較器，開啟低功耗電路設(shè)計(jì)新時(shí)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(xiàng)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”。

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一、產(chǎn)品概述

MAX9117 - MAX9120 是采用超小型 SC70 封裝的納瓦級(jí)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(jì)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(gè)絕佳選擇。例如在一些便攜設(shè)備中，每一點(diǎn)空間的節(jié)省都可能為其他部件留出更多的設(shè)計(jì)余地。

（二）超低電源電流

不同型號(hào)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(shí)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(gè)需要長時(shí)間運(yùn)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(qiáng)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(jí)，具有 ±5mA 的驅(qū)動(dòng)能力，能提供軌到軌的輸出擺幅；而 MAX9118/MAX9120 則采用開漏輸出級(jí)，適用于混合電壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可用于實(shí)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(jìn)行靈活選擇。

（五）無撬棍電流開關(guān)和內(nèi)部遲滯

獨(dú)特的輸出級(jí)設(shè)計(jì)在切換時(shí)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(shí)內(nèi)部遲滯確保了即使輸入信號(hào)緩慢變化，輸出也能實(shí)現(xiàn)干凈的切換。

（六）無反相現(xiàn)象

對于過驅(qū)動(dòng)輸入，不會(huì)出現(xiàn)相位反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，保證了信號(hào)處理的準(zhǔn)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(shí)準(zhǔn)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(huì)導(dǎo)致設(shè)備突然關(guān)機(jī)、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(shí)間，減少電池更換的頻率。

（三）移動(dòng)通信設(shè)備

在手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)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(yùn)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(diǎn)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(shí)間。

（五）閾值檢測與鑒別

在一些需要進(jìn)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(zhǔn)確地檢測輸入信號(hào)是否超過設(shè)定的閾值，并及時(shí)輸出相應(yīng)的信號(hào)，實(shí)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(jìn)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(yùn)行。

（七）遙測和遠(yuǎn)程系統(tǒng)

在遙測和遠(yuǎn)程系統(tǒng)中，設(shè)備通常需要長時(shí)間運(yùn)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(yùn)行，延長設(shè)備的使用壽命，降低維護(hù)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(yán)格要求，為醫(yī)療設(shè)備的正常運(yùn)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(hào)的電源電流差異明顯，MAX9117/MAX9118 帶參考時(shí)的電源電流相對較高，而 MAX9119/MAX9120 無參考時(shí)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(hào)，以達(dá)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(zhǔn)確地處理輸入信號(hào)。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?hào)差異進(jìn)行準(zhǔn)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(fù)載的需求。例如，輸出電壓擺幅在不同的電源電壓和負(fù)載電流下都能保持在一定的范圍內(nèi)，確保了輸出信號(hào)的穩(wěn)定和可靠。

（五）傳播延遲

在不同的電源電壓和負(fù)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(jì)高速電路時(shí)需要特別關(guān)注，以確保信號(hào)的及時(shí)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(hào)源。當(dāng)非反相輸入的信號(hào)過 0V 時(shí)，比較器的輸出狀態(tài)發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)對信號(hào)過零點(diǎn)的檢測。這種應(yīng)用在交流信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為 3V 邏輯電平。反過來，也可以實(shí)現(xiàn) 3V 到 5V 的邏輯電平轉(zhuǎn)換。這種應(yīng)用在不同電壓級(jí)別的電路之間的信號(hào)傳輸中非常有用，能夠避免因電壓不匹配而導(dǎo)致的信號(hào)失真和設(shè)備損壞。

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（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(shí)，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(hào)走線長度

盡量縮短信號(hào)走線的長度，以減少雜散電容的影響，提高信號(hào)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(jìn)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(diǎn)，為電子工程師在設(shè)計(jì)低功耗、高性能電路時(shí)提供了一個(gè)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(yán)格要求的應(yīng)用中，該系列比較器都能發(fā)揮出其獨(dú)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(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中，為產(chǎn)品的性能提升和創(chuàng)新發(fā)展貢獻(xiàn)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(dú)特的應(yīng)用場景呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。