新型比較器在所有條件下均具有微功耗操作特性

Jim Williams

一些微功耗比較器具有允許過大電流消耗的工作模式。特別是，設(shè)計不良的器件在開關(guān)過程中會傳導(dǎo)較大的瞬態(tài)電流。這種行為會導(dǎo)致功耗隨著頻率的上升而急劇增加，或者當(dāng)輸入接近平衡時，如在電池監(jiān)控應(yīng)用中。

圖1顯示了常用的微功耗比較器在開關(guān)期間的電流消耗。走線A是輸入脈沖，走線B是輸出響應(yīng)，走線C是電源電流。該器件指定用于微功率電平電源漏極，在開關(guān)期間可拉動 40mA 電流。這種意外情況可能會擾亂設(shè)計的功率預(yù)算或干擾相關(guān)電路的運行。

圖1.設(shè)計不佳的“微功耗”比較器在轉(zhuǎn)換期間會拉動巨大的電流。結(jié)果是頻率消耗過多的電流。

LTC?1440 系列比較器是真正的微功率器件。它們消除了開關(guān)期間的電流尖峰，從而大大降低了相對于頻率的功耗，或者在輸入接近平衡時。圖 2 的曲線對比了 LTC1440 的功耗與頻率與另一個指定為微功率組件的比較器的頻率。LTC1440 在較高頻率下具有大約低 200 倍的電流消耗，同時在低于 1kHz 的頻率下保持了顯著的優(yōu)勢。

圖2.LTC1440 系列在頻率下吸收的電流比另一個比較器低 200 倍。

表 1 示出了 LTC1440 系列的一些特性。某些版本包括一個基準(zhǔn)電壓源和可編程遲滯，所有器件的響應(yīng)時間均為5μs。

新器件支持低功耗的高性能電路。圖3的石英振蕩器使用標(biāo)準(zhǔn)的32.768kHz晶體，在所有條件下啟動，無雜散模式。在 9V 電源條件下，電流消耗僅為 2μA。

圖3.32.768kHz“手表晶體”振蕩器沒有雜散模式。電路在VS = 9V時可吸收2μA電流。

圖 4 的電壓-頻率轉(zhuǎn)換器充分利用了 LTC1441 在動態(tài)條件下的低功耗特性。一個 0V 至 5V 輸入可產(chǎn)生一個 0Hz 至 10kHz 輸出，具有 0.02% 線性度、60ppm/°C 漂移和 40ppm/V 電源抑制。最大電流消耗僅為26μA，比目前可用的電路低100倍。C1切換電荷泵（包括Q5、Q6和100pF電容），以將其負(fù)輸入保持在0V。LT1004 和相關(guān)組件構(gòu)成一個用于充電泵的溫度補償基準(zhǔn)。100pF電容充電至固定電壓;因此，重復(fù)率是電路保持反饋的唯一自由度。比較器C1以與輸入電壓派生電流精確成比例的重復(fù)率將均勻的電荷包泵送到其負(fù)輸入端。此操作可確保電路輸出頻率嚴(yán)格且完全由輸入電壓決定。

圖4.基于 LTC1441 的 0.02% V/F 轉(zhuǎn)換器僅需 26μA 電源電流。

啟動或輸入過驅(qū)會導(dǎo)致電路的交流耦合反饋鎖存。如果發(fā)生這種情況，C1的輸出變?yōu)榈碗娖?C2通過2.7M/0.1μF延遲檢測到這一點，結(jié)果很高。這提升了C1的正輸入，并將負(fù)輸入與Q7接地，從而啟動正常的電路動作。

圖5顯示了電路的功耗與頻率的關(guān)系。零頻率電流僅為 15μA，在 26kHz 時增加到僅 10μA。

圖5.V-F轉(zhuǎn)換器的電流消耗與頻率的關(guān)系。放電周期主導(dǎo)著 1.1μA/kHz 的電流消耗增加。

審核編輯：郭婷