新型比较器在所有条件下均具有微功耗操作特性

Jim Williams

一些微功耗比较器具有允许过大电流消耗的工作模式。特别是，设计不良的器件在开关过程中会传导较大的瞬态电流。这种行为会导致功耗随着频率的上升而急剧增加，或者当输入接近平衡时，如在电池监控应用中。

图1显示了常用的微功耗比较器在开关期间的电流消耗。走线A是输入脉冲，走线B是输出响应，走线C是电源电流。该器件指定用于微功率电平电源漏极，在开关期间可拉动 40mA 电流。这种意外情况可能会扰乱设计的功率预算或干扰相关电路的运行。

图1.设计不佳的“微功耗”比较器在转换期间会拉动巨大的电流。结果是频率消耗过多的电流。

LTC®1440 系列比较器是真正的微功率器件。它们消除了开关期间的电流尖峰，从而大大降低了相对于频率的功耗，或者在输入接近平衡时。图 2 的曲线对比了 LTC1440 的功耗与频率与另一个指定为微功率组件的比较器的频率。LTC1440 在较高频率下具有大约低 200 倍的电流消耗，同时在低于 1kHz 的频率下保持了显著的优势。

图2.LTC1440 系列在频率下吸收的电流比另一个比较器低 200 倍。

表 1 示出了 LTC1440 系列的一些特性。某些版本包括一个基准电压源和可编程迟滞，所有器件的响应时间均为5μs。

新器件支持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，无杂散模式。在 9V 电源条件下，电流消耗仅为 2μA。

图3.32.768kHz“手表晶体”振荡器没有杂散模式。电路在VS = 9V时可吸收2μA电流。

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特性。一个 0V 至 5V 输入可产生一个 0Hz 至 10kHz 输出，具有 0.02% 线性度、60ppm/°C 漂移和 40ppm/V 电源抑制。最大电流消耗仅为26μA，比目前可用的电路低100倍。C1切换电荷泵（包括Q5、Q6和100pF电容），以将其负输入保持在0V。LT1004 和相关组件构成一个用于充电泵的温度补偿基准。100pF电容充电至固定电压;因此，重复率是电路保持反馈的唯一自由度。比较器C1以与输入电压派生电流精确成比例的重复率将均匀的电荷包泵送到其负输入端。此操作可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 转换器仅需 26μA 电源电流。

启动或输入过驱会导致电路的交流耦合反馈锁存。如果发生这种情况，C1的输出变为低电平;C2通过2.7M/0.1μF延迟检测到这一点，结果很高。这提升了C1的正输入，并将负输入与Q7接地，从而启动正常的电路动作。

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 26kHz 时增加到仅 10μA。

图5.V-F转换器的电流消耗与频率的关系。放电周期主导着 1.1μA/kHz 的电流消耗增加。

审核编辑：郭婷