MAX9117 - MAX9120：低功耗比较器的卓越之选

在电子设计领域，低功耗、高性能的比较器一直是工程师们追求的目标。MAXIM公司的MAX9117 - MAX9120系列比较器，以其独特的特性和广泛的应用场景，成为众多工程师的首选。下面我们就来详细了解一下这个系列的比较器。

文件下载：MAX9119.pdf

产品概述

MAX9117 - MAX9120是一系列采用节省空间的SC70封装的纳功率比较器，具备Beyond - the - Rails™输入特性，并且能保证在低至 +1.6V 的电压下正常工作。其中，MAX9117/MAX9118内置了一个1.252V ±1.75%的参考电压，每个比较器仅消耗600nA的超低电源电流；而MAX9119/MAX9120（无参考电压）每个比较器仅需350nA的电源电流。这种超低功耗的特性，使得该系列比较器非常适合用于双电池监测/管理等应用。

应用领域广泛

该系列比较器的应用场景十分丰富，常见的包括：

1. 双电池监测/管理：能够精准监测电池状态，有效管理电池的使用，延长电池使用寿命。
2. 超低功耗系统：其超低的电源电流特性，能显著降低系统整体功耗，提升系统的续航能力。
3. 移动通信：在手机等移动设备中，可用于信号检测和处理，保障通信的稳定。
4. 笔记本和PDAs：为这些设备的电源管理和信号处理提供可靠支持。
5. 阈值检测器/鉴别器：准确检测信号是否达到设定阈值，实现信号的鉴别和处理。
6. 零交叉检测器：如在交流信号检测中，当信号过零时，比较器输出状态改变，实现零交叉检测功能。
7. 逻辑电平转换器：可以实现不同逻辑电平之间的转换，例如将5V逻辑转换为3V逻辑电平，方便不同电平系统之间的连接和通信。

产品特性亮点

封装与功耗优势

采用节省空间的SC70封装，尺寸仅为SOT23的一半，极大地节省了电路板空间。同时，每个比较器的电源电流极低，MAX9119/MAX9120仅为350nA，带参考电压的MAX9117/MAX9118也只需600nA，非常适合对功耗要求苛刻的应用场景。

宽电压工作范围

能够保证在低至 +1.6V 的电压下正常工作，并且输入电压范围可超出电源轨200mV，这使得它在不同电源电压和输入信号条件下都能稳定运行。

输出级设计独特

输出级采用独特设计，在开关过程中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问题。同时，还能在动态条件下最大限度地降低整体功耗，延长电池使用寿命。

• 推挽输出：MAX9117/MAX9119具有推挽输出级，能够吸收和提供电流，内部大输出驱动器可实现轨到轨输出摆幅，负载能力高达 ±5mA。
• 开漏输出：MAX9118/MAX9120采用开漏输出级，适用于混合电压系统设计，可通过外部上拉电阻实现不同的输出电平。

内部迟滞设计

内部迟滞确保了即使在输入信号缓慢变化的情况下，也能实现清晰的输出切换，有效避免了因噪声或寄生反馈导致的输出振荡问题。

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。

电气特性详解

电源相关特性

• 电源电压范围：在不同温度条件下，电源电压范围有所不同。在TA = +25°C时，可低至1.6V；在TA = TMIN至TMAX时，为1.8V 至 5.5V。
• 电源电流：不同型号和工作电压下，电源电流也有所差异。例如，MAX9117/MAX9118在VCC = 1.6V、TA = +25°C时，电源电流典型值为0.60µA；MAX9119/MAX9120在VCC = 1.6V、TA = +25°C时，典型值为0.35µA。

输入特性

• 输入电压范围：输入共模电压范围可从VEE - 0.2V 扩展到VCC + 0.2V，保证了在超出电源轨的一定范围内也能正常工作。
• 输入失调电压：在TA = +25°C时，典型值为1mV，最大值为5mV。
• 输入偏置电流：在TA = +25°C时，典型值为0.15nA，最大值为1nA。

输出特性

• 输出电压摆幅：不同型号和负载条件下，输出电压摆幅有所不同。例如，MAX9117/MAX9119在VCC = 5V、ISOURCE = 5mA、TA = +25°C时，输出电压摆幅高的典型值为190mV。
• 传播延迟：在不同电源电压和负载条件下，传播延迟也会发生变化。例如，在VCC = 1.6V时，高到低传播延迟典型值为16µs。

参考电压特性（仅MAX9117/MAX9118）

• 参考电压：输出电压为 +1.252V，在 -40°C 至 +85°C 温度范围内，典型温度系数为100ppm/°C。
• 参考输出电压噪声：在不同带宽和电容条件下，噪声水平有所不同。例如，在BW = 10Hz 至 100kHz、CREF = 1nF时，噪声典型值为0.2mV RMS。

设计与应用注意事项

额外迟滞设计

如果需要额外的迟滞，可以通过电阻网络实现正反馈来产生。不过，这种方法会降低迟滞响应时间，在设计时需要权衡。对于MAX9117/MAX9119和MAX9118/MAX9120，计算电阻值的公式有所不同，具体计算步骤可参考文档中的说明。

电路板布局和旁路

通常情况下，不需要电源旁路电容。但当电源阻抗高、电源引线长或电源线上预计有过多噪声时，应在器件的电源引脚附近使用100nF的旁路电容。同时，要尽量减小信号走线长度，以减少杂散电容。建议使用接地层和表面贴装元件。如果对REF引脚进行去耦，应使用低泄漏电容。

典型应用电路示例

• 零交叉检测器：将MAX9119的反相输入接地，同相输入连接到信号源。当同相输入信号过零时，比较器输出状态改变，实现零交叉检测功能。
• 逻辑电平转换器：以MAX9120为例，用 +5V 电源供电，其开漏输出的上拉电阻连接到 +3V 电源。这样可以将5V逻辑转换为3V逻辑电平，且不会在3V逻辑输入上产生过电压。

MAX9117 - MAX9120系列比较器凭借其低功耗、宽电压工作范围、独特的输出级设计和丰富的应用特性，为电子工程师在设计各种低功耗系统时提供了一个优秀的选择。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求，充分发挥该系列比较器的优势，实现高效、稳定的电路设计。你在使用这类比较器的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享。