设计目标

设计说明

该欠压保护电路使用一个带有精密集成基准的比较器，以在电池电压降至低于 2.0V 时在比较器输出端 (OUT) 生成警报信号。该实现中的欠压警报为低电平有效。因此，当电池电压降至 2.0V 以下时，比较器输出变为低电平，向监控输出的任何器件提供警报信号。迟滞集成在比较器中，以便在电池电压升至 2.034V 以上时，比较器输出将返回至逻辑高电平状态。该电路使用漏极开路输出比较器，从而对输出高逻辑电平进行电平转换，以控制数字逻辑输入引脚。对于需要驱动 MOSFET 开关栅极的应用，最好使用具有推挽输出的比较器。

设计说明

1. 选择具有精密集成基准的比较器。
2. 选择具有漏极开路输出级的比较器，以进行电平转换。
3. 选择电阻分压器的值，以便在比较器的输入 (IN) 达到比较器的负向输入阈值电压 (V_IT-) 时产生临界欠压电平。

设计步骤

1. 计算所需的电阻分压器分压比，以便在 V_BAT 降至 2.0V 的目标欠压电平 (V_LOW) 时比较器的输入超过 V_IT-。TLV4021R1 数据表中的 V_IT- 为 1.18V。
   ${\mathrm{V}}_{\mathrm{IT}-}=\frac{{\mathrm{R}}_2}{({\mathrm{R}}_1+{\mathrm{R}}_2)}\times {\mathrm{V}}_{\mathrm{LOW}}$
   $\frac{{\mathrm{R}}_2}{({\mathrm{R}}_1+{\mathrm{R}}_2)}=\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{IT}-}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{LOW}}}=\frac{1.18 \mathrm{V}}{2.00 \mathrm{V}}=0.59$
2. 确认 V_LOW 的值（即欠压警报信号置位时的电压电平）为 2.0V。
   ${\mathrm{V}}_{\mathrm{LOW}}=\frac{{\mathrm{R}}_1+{\mathrm{R}}_2}{{\mathrm{R}}_2}\times {\mathrm{V}}_{\mathrm{IT}-}=\frac{1}{0.59}\times 1.18 \mathrm{V}=2.0 \mathrm{V}$
3. 选择 R₁ 和 R₂ 的值，从而通过使用以下公式或使用在线工具分压器计算器 生成 0.59 的电阻分压器分压比。
   如果使用以下公式，则在兆欧级别范围内选择 R₂ 值并计算 R1。在该示例中，为 R₂ 选择了值 1.54M。
   ${\mathrm{R}}_1={\mathrm{R}}_2\left(\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{LOW}}}{{\mathrm{V}}_{\mathrm{IT}-}}-1\right)= 1.54 \mathrm{M\Omega }\left(\frac{2 \mathrm{V}}{1.18 \mathrm{V}}-1\right)=1.07 \mathrm{M\Omega }$
4. 验证通过电阻分压器的电流是否至少比比较器的输入偏置电流高 100 倍。电阻器可以具有高值，以更大程度地减小电路中的功耗，而不会使电阻分压器的误差显著增加。
5. 计算 V_HIGH，这是欠压警报信号取消置位（恢复至逻辑高电平值）时的电池电压。如果电池电压降至 2.0V 以下或在初始启动时升高，则比较器输入需要超过 (V_IT+)，这是使输出恢复至逻辑高电平的正向输入阈值电压。TLV4021R1 数据表中的 V_IT+ 为 1.20V。
   ${\mathrm{V}}_{\mathrm{HIGH}}=\frac{ {\mathrm{R}}_1+{\mathrm{R}}_2}{{\mathrm{R}}_2}\times {\mathrm{V}}_{\mathrm{IT}+}=\frac{1.07 \mathrm{M\Omega }+1.54 \mathrm{M\Omega }}{1.54 \mathrm{M\Omega }}\times 1.20\mathrm{V}=2.034 \mathrm{V}$
   

设计仿真

直流仿真结果

瞬态仿真结果

参考资料

米6体育平台手机版_好二三四 (TI)，采用比较器的高侧电流检测电路 模拟工程师电路

设计特色比较器

设计备用比较器