MAX9117 - MAX9120：超小封装、超低功耗比较器的卓越之选

在电子设计领域，对于低功耗、小尺寸且高性能比较器的需求日益增长。今天，我们就来深入探讨一下Maxim推出的MAX9117 - MAX9120系列比较器，它具备诸多出色特性，能满足多种应用场景的需求。

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一、产品概述

MAX9117 - MAX9120是Maxim推出的一系列纳米功耗比较器，采用节省空间的SC70封装。这些比较器具备Beyond - the - Rails™输入特性，能确保在低至 +1.6V 的电压下稳定工作。其中，MAX9117/MAX9118内置1.252V ±1.75% 基准电压，每比较器的电源电流仅为600nA；而MAX9119/MAX9120无内置基准，电源电流更是低至350nA。如此低的功耗特性，使其成为双电池监测/管理应用的理想之选。

二、产品特性

（一）封装与功耗优势

• 小尺寸封装：采用SC70封装，尺寸仅为SOT23的一半，极大地节省了电路板空间，适合对空间要求苛刻的设计。
• 超低电源电流：不同型号的电源电流极低，MAX9119/MAX9120每比较器仅350nA，MAX9117/MAX9118带基准时每比较器为600nA，有效降低了系统的整体功耗，延长了电池使用寿命。

（二）工作电压与输入范围

• 宽工作电压范围：保证在低至 +1.6V 的电压下正常工作，能适应多种低电压供电的应用场景。
• 超宽输入电压范围：输入电压范围可超出电源轨200mV，即从 (V{EE} - 0.2V) 到 (V{CC} + 0.2V)，增强了对不同输入信号的适应能力。

（三）基准与输出特性

• 精准基准电压：MAX9117/MAX9118内置1.252V ±1.75% 基准电压，在 -40°C 至 +85°C 的温度范围内，典型温度系数为100ppm/°C，能为系统提供稳定的参考电压。
• 多样输出类型：MAX9117/MAX9119采用CMOS推挽输出级，具备 ±5mA 的驱动能力，可实现轨到轨输出摆幅；MAX9118/MAX9120则为开漏输出级，适用于混合电压系统设计，可实现线或输出逻辑功能。

（四）其他特性

• 无浪涌切换：独特的输出级设计，在切换时能有效限制电源电流浪涌，几乎消除了许多其他比较器常见的电源毛刺，减少了对电源的干扰。
• 内部迟滞：内部具备迟滞特性，可确保在输入信号缓慢变化时，输出仍能干净利落地切换，避免了因噪声或寄生反馈导致的振荡问题。
• 无相位反转：对于过驱动输入，不会出现相位反转现象，保证了输出信号的准确性和稳定性。

三、应用领域

（一）电池相关应用

适用于双电池监测/管理，如碱性、镍镉、锂离子、镍氢等不同类型的电池。以AA尺寸电池为例，在不同电池类型下，MAX9117 - MAX9120能提供较长的工作时间，具体数据如下表所示：	电池类型	可充电性	(V_{FRESH}) (V)	(V_{END - OF - LIFE}) (V)	容量（AA尺寸，mA - h）	MAX9117/MAX9118工作时间（hr）	MAX9119/MAX9120工作时间（hr）
碱性（2节）	否	3.0	1.8	2000	(2.5×10^6)	(5×10^6)
镍镉（2节）	是	2.4	1.8	750	937,500	(1.875×10^6)
锂离子（1节）	是	3.5	2.7	1000	(1.25×10^6)	(2.5×10^6)
镍氢（2节）	是	2.4	1.8	1000	(1.25×10^6)	(2.5×10^6)

（二）其他应用

• 超低功耗系统：凭借其超低的电源电流，可广泛应用于对功耗要求极高的系统中，降低系统整体能耗。
• 移动通信设备：如手机、平板电脑等，能在有限的电池容量下，延长设备的续航时间。
• 笔记本电脑和PDA：满足这些设备对小尺寸、低功耗比较器的需求，有助于提升设备的性能和便携性。
• 阈值检测器/鉴别器：可准确检测输入信号是否达到设定的阈值，实现信号的鉴别和处理。
• 接地或电源线传感：能够对接地或电源线上的信号进行有效传感和监测。
• 遥测和远程系统：在远程监测和数据传输系统中，可降低功耗，提高系统的可靠性和稳定性。
• 医疗仪器：适用于对功耗、尺寸和性能有严格要求的医疗设备中，保障设备的正常运行。

四、电气特性

（一）绝对最大额定值

参数	额定值
电源电压（(V{CC}) 到 (V{EE})）	+6V
电压输入（(IN+)，(IN-)，(REF)）	((V{EE} - 0.3V)) 到 ((V{CC} + 0.3V))
输出电压（MAX9117/MAX9119）	((V{EE} - 0.3V)) 到 ((V{CC} + 0.3V))
输出电压（MAX9118/MAX9120）	((V_{EE} - 0.3V)) 到 +6V
输入引脚电流	±20mA
输出电流	±50mA
输出短路持续时间	10s
5引脚SC70功耗（+70°C 以上，每升高 1°C 降额 2.5mW）	200mW
8引脚SO功耗（+70°C 以上，每升高 1°C 降额 5.88mW）	471mW
工作温度范围	-40°C 到 +85°C
结温	+150°C
存储温度范围	-65°C 到 +150°C
引脚焊接温度（10s）	+300°C

（二）电气参数

不同型号在电源电压范围、电源电流、输入失调电压、输入偏置电流、电源抑制比等方面都有详细的参数规定。例如，在 (V{CC}= +5V)，(V{EE}= 0V)，(T_{A}= +25°C) 的条件下，MAX9117/MAX9118的电源电流典型值为0.60µA，输入失调电压典型值为1mV；MAX9119/MAX9120的电源电流典型值为0.35µA，输入失调电压典型值也为1mV。这些参数为电路设计提供了准确的依据。

五、设计要点

（一）内部迟滞及额外迟滞设置

• 内部迟滞作用：许多比较器在输入信号接近时，由于噪声或寄生反馈容易在线性区域产生振荡。而MAX9117 - MAX9120的内部迟滞特性可有效避免这种情况。它通过设置两个跳变点（上升沿跳变点 (V{THR}) 和下降沿跳变点 (V{THF})），使比较器输入能快速越过振荡区域，保证输出的稳定切换。
• 额外迟滞设置：
  • MAX9117/MAX9119：内部有4mV的迟滞带，可通过三个电阻利用正反馈产生额外的迟滞。具体步骤为：先选择 (R_3)，使通过 (R3) 的电流至少为0.2µA以减小漏电流误差；再确定所需的迟滞带 (V{HB})；然后根据公式 (R_1 = R3(V{HB} / V_{CC})) 计算 (R1)；选择上升沿跳变点 (V{THR})；最后根据公式计算 (R_2)，并验证跳变电压和迟滞。
  • MAX9118/MAX9120：同样有4mV的内部迟滞带，因其为开漏输出，需要外接上拉电阻。产生额外迟滞的公式与MAX9117/MAX9119略有不同，但计算步骤类似。

（二）电路板布局和去耦

• 一般情况下，不需要电源去耦电容，但当电源阻抗高、电源线长或电源线上可能有过多噪声时，建议在器件的电源引脚附近使用100nF的去耦电容。
• 尽量缩短信号走线长度，以减少杂散电容的影响。
• 推荐使用接地层和表面贴装元件，以提高电路的稳定性。
• 如果使用REF引脚，应使用低漏电流的电容进行去耦。

六、典型应用电路示例

（一）过零检测器

将MAX9119的反相输入端接地，同相输入端连接到100mV (P - P) 的信号源。当同相输入信号过零时，比较器的输出状态会发生改变，实现过零检测功能。

（二）逻辑电平转换器

可将5V逻辑电平转换为3V逻辑电平。将MAX9120由 +5V 电源供电，其开漏输出的上拉电阻连接到 +3V 电源。这种配置可在不使3V逻辑输入产生过压的情况下，实现5V逻辑的全摆幅。若要实现3V到5V的逻辑电平转换，只需将 +3V 电源连接到 (V_{CC})，+5V 电源连接到上拉电阻即可。

在实际电子设计中，MAX9117 - MAX9120系列比较器凭借其出色的性能和丰富的功能，为工程师提供了一种可靠、高效的解决方案。大家在使用过程中，是否也遇到过一些特殊的应用场景呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。