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新的比较器在所有条件下都具有微功率操作的办法

来源:analog 发布时间:2023-07-19

摘要: 一些微功率比较器的工作模式允许过大的电流损耗。特别是,设计不良的器件在开关过程中会传导大的瞬态电流。

一些微功率比较器的工作模式允许过大的电流损耗。特别是,设计不良的器件在开关过程中会传导大的瞬态电流。随着频率的增加,或者当输入接近平衡时,如在电池监测应用中,这种行为会导致功率消耗急剧增加。

图1显示了一种流行的微功率比较器在切换过程中的电流消耗。迹A是输入脉冲,迹B是输出响应,迹C是电源电流。该器件指定用于微功率级电源漏极,在开关时拉40mA。这种意想不到的意外可能会打乱设计的功率预算或干扰相关电路的工作。


图1所示 设计糟糕的“微功率”比较器在转换过程中会产生巨大的电流。结果是电流消耗频率过大。

LTC1440系列比较器是真正的微功率器件。它们消除了开关过程中的电流峰值,从而大大降低了相对于频率的功耗,或者当输入接近平衡时。图2将LTC1440的功耗与频率与另一个指定为微功率组件的比较器的功耗与频率进行了对比。LTC1440在较高频率下的电流消耗降低约200倍,同时在1kHz以下保持显著优势。


图2 LTC1440系列在频率上的电流比其他比较器低200倍。

表1显示了LTC1440家族的一些特征。电压基准和可编程迟滞包括在一些版本中,所有设备的响应时间为5µs。

表1。LTC1440系列微功率比较器的一些特性
零件号比较对象数目参考可编程的滞后道具。延时(100mV超速)供应范围电源电流
LTC144011.182 v是的8导联PDIP,所以5µ年代2V到11V4.7µ
LTC14412没有没有8导联PDIP,所以5µ年代2V到11V5.7µ
LTC144221.182 v是的8导联PDIP,所以5µ年代2V到11V5.7µ
LTC144341.182 v没有16-铅PDIP,所以5µ年代2V到11V
8.5µ
LTC144441.221 v是的16导联PDIP, SO5µ年代2V到11V8.5µ
LTC144541.221 v是的16-铅PDIP,所以5µ年代2V到11V8.5µ

新器件允许低功耗的高性能电路。图3的石英振荡器,使用标准的32.768kHz晶体,在所有条件下启动,没有杂散模式。在2V电源下,电流损耗仅为9µA。


图3 32.768kHz“手表晶体”振荡器没有杂散模式。电路在VS = 2V时输出9µA。

图4的电压-频率转换器充分利用了LTC1441在动态条件下的低功耗。0V至5V输入产生0Hz至10kHz输出,线性度为0.02%,漂移为60ppm/°C,电源抑制为40ppm/V。最大电流消耗仅为26µA,比现有电路低100倍。C1开关由Q5、Q6和100pF电容组成的电荷泵,使其负输入保持在0V。LT1004s和相关元件构成电荷泵的温度补偿参考。100pF电容器充电到固定电压;因此,重复率是电路维持反馈的唯一自由度。比较器C1以与输入电压衍生电流精确成比例的重复率将均匀的电荷包泵入其负输入。这一动作确保电路输出频率严格且完全由输入电压决定。


图4 基于ltc1441的0.02% V/F变换器只需要26µA电源电流。

启动或输入过度驱动会导致电路的交流耦合反馈锁存。如果发生这种情况,C1的输出变低;C2,通过2.7M/0.1µF的滞后检测到这一点,走高。这将提升C1的正输入并将Q7的负输入接地,启动正常电路动作。

图5显示了电路的功耗与频率的关系。零频率电流仅为15µA,在10kHz时仅增加到26µA。


图5。 v - f转换器的电流消耗与频率。放电周期主导1.1µA/kHz电流损耗增加。

该电路运行的详细描述出现在1996年8月的《线性技术》杂志上。

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