如何使用比較器調(diào)制出占空比可調(diào)的控制電路

　　目前市場上低功耗的應(yīng)用非常多，實(shí)現(xiàn)低功耗其中一個(gè)途徑就是關(guān)閉當(dāng)前非工作狀態(tài)的模塊或者電路。要實(shí)現(xiàn)這種管理，就需要一種智能的控制中心，目前普遍采用的是具有低功耗定時(shí)器的MCU，讓MCU工作在深度睡眠模式，使用一個(gè)簡單的，超低功耗時(shí)鐘喚醒電路，利用中斷機(jī)制進(jìn)行定時(shí)喚醒。其實(shí)，如果我們只是需要一個(gè)非常低功耗的喚醒，完全可以用一個(gè)低功耗的比較器配置出的一個(gè)簡單的模擬時(shí)鐘電路來實(shí)現(xiàn)，省去MCU。另外，這種模擬時(shí)鐘還可以工作在非常低的電壓下（使用紐扣電池電壓低至1V），即使不用單獨(dú)的調(diào)整器也可以提供周期性的升壓信號。

　　圖1 所示電路就是用一個(gè)非常低的功耗的比較器Silicon Labs TSM9119來實(shí)現(xiàn)簡單的振蕩電路。整個(gè)電路功耗約500nA。振蕩器配置成一個(gè)非常低的占空比。一般情況下，高電平電路使能，可以提供電源。大部分的時(shí)間處于低電平狀態(tài)，是不對外供電的。圖1中使用的低功耗模擬比較器TSM9119，可以提供非常低的功耗的時(shí)鐘信號來實(shí)現(xiàn)占空比控制。

　　圖1 基本振蕩電路

　　電路的定時(shí)設(shè)計(jì)如下：首先，高位遲滯閥值（VUPTHR）和地位遲滯閥值（VLWTHR）由R1，R2，R3 決定：

　　然后，R4 用來選擇需要的關(guān)閉時(shí)間：

　　R5 用來選擇需要的開啟時(shí)間：

　　因?yàn)閂UPTHR 和 VLWTHR 由Vbatt 來分壓出來，因此TON 或者TOFF 都是由Vbatt 決定。TSM9119的輸入偏移電流小于2nA。很多晶體管可以選做Q1，Q2，但是摻金分立的晶體管不能選用，因?yàn)閾浇鹁w管會增加漏電流。市面上很多2N3904，2N3906都是不摻金的。所有電容選用低漏電流的陶瓷電容。一般情況下，此種電路在高溫下可以表現(xiàn)出很好的特性，但是漏電流會增大。使用NPO或者COG電容可以提高輸出時(shí)鐘的穩(wěn)定性和減小信號失真。表1 列出了工作電壓和電流在相同占空比下的關(guān)系。

　　表1 工作電壓和電流在相同占空比下的關(guān)系

　　TSM9119的特性：

　　本文介紹的電路可以用做周期性的時(shí)鐘來喚醒微控制器。盡管大多數(shù)微控制器都有內(nèi)置的中斷定時(shí)器，但是功耗往往較高。因此，通過模擬時(shí)鐘電路喚醒深度睡眠模式中的微控制器去執(zhí)行任務(wù)，能通過非常低的占空比使能供電去執(zhí)行一個(gè)簡單的測量，使能微控制器去執(zhí)行任務(wù)，不用一直處在計(jì)時(shí)等待中斷中，從而達(dá)到減少能耗的目的。