如何使用比较器调制出占空比可调的控制电路

　　目前市场上低功耗的应用非常多，实现低功耗其中一个途径就是关闭当前非工作状态的模块或者电路。要实现这种管理，就需要一种智能的控制中心，目前普遍采用的是具有低功耗定时器的MCU，让MCU工作在深度睡眠模式，使用一个简单的，超低功耗时钟唤醒电路，利用中断机制进行定时唤醒。其实，如果我们只是需要一个非常低功耗的唤醒，完全可以用一个低功耗的比较器配置出的一个简单的模拟时钟电路来实现，省去MCU。另外，这种模拟时钟还可以工作在非常低的电压下（使用纽扣电池电压低至1V），即使不用单独的调整器也可以提供周期性的升压信号。

　　图1 所示电路就是用一个非常低的功耗的比较器Silicon Labs TSM9119来实现简单的振荡电路。整个电路功耗约500nA。振荡器配置成一个非常低的占空比。一般情况下，高电平电路使能，可以提供电源。大部分的时间处于低电平状态，是不对外供电的。图1中使用的低功耗模拟比较器TSM9119，可以提供非常低的功耗的时钟信号来实现占空比控制。

　　

　　图1 基本振荡电路

　　电路的定时设计如下：首先，高位迟滞阀值（VUPTHR）和地位迟滞阀值（VLWTHR）由R1，R2，R3 决定：

　　

　　然后，R4 用来选择需要的关闭时间：

　　

　　R5 用来选择需要的开启时间：

　　

　　因为VUPTHR 和 VLWTHR 由Vbatt 来分压出来，因此TON 或者TOFF 都是由Vbatt 决定。TSM9119的输入偏移电流小于2nA。很多晶体管可以选做Q1，Q2，但是掺金分立的晶体管不能选用，因为掺金晶体管会增加漏电流。市面上很多2N3904，2N3906都是不掺金的。所有电容选用低漏电流的陶瓷电容。一般情况下，此种电路在高温下可以表现出很好的特性，但是漏电流会增大。使用NPO或者COG电容可以提高输出时钟的稳定性和减小信号失真。表1 列出了工作电压和电流在相同占空比下的关系。

　　表1 工作电压和电流在相同占空比下的关系

　　

　　TSM9119的特性：

　　

　　本文介绍的电路可以用做周期性的时钟来唤醒微控制器。尽管大多数微控制器都有内置的中断定时器，但是功耗往往较高。因此，通过模拟时钟电路唤醒深度睡眠模式中的微控制器去执行任务，能通过非常低的占空比使能供电去执行一个简单的测量，使能微控制器去执行任务，不用一直处在计时等待中断中，从而达到减少能耗的目的。