技術 | 滯回（遲滯）比較器全流程實戰(zhàn)計算

比較器之滯回（遲滯）比較器實戰(zhàn)計算

下面我們進行一個電池低電壓保護的電路設計，其中會介紹到滯回比較器的實際用法以及詳細計算推導過程。

假設我們定18.5V為電池欠壓保護電壓，也就是說在當前負載情況下電池電壓低于18.5V時，其他功能會被限制住或者說帶不動當前負載，而負載消失或者停止后，電池電壓是會慢慢恢復的會高于欠壓保護電壓18.5V，那么就會反反復復始終處于開關、開關、開關的狀態(tài)，那么要解決這種現(xiàn)象就需要使用到雙閾值電路，低于低閾值時候關閉，高于高閾值時候開通，既可以避免反復震蕩開關也能提高電路可靠性。

假設現(xiàn)在有一款電池標稱電壓值是24V實際充滿后是29V，我們以低于18.5V為低閾值電壓，高閾值是18.5V到24V之間，那就選擇18.5V為低閾值21V為高閾值，具體情況可以具體定高低閾值。

電路設計過程中，電源設計是重中之重，一個良好的電源可以為電路提供穩(wěn)定的電壓以及電流，假設我們已經(jīng)設計好一個5V LDO的電源，此處的LDO電源不使用分立器件搭建，需要使用LDO芯片，目的是為了保證電壓值的精準穩(wěn)定。

圖一▲

如圖一所示，是一個雙閾值滯回比較器電路，負輸入端接電池電壓，正輸入端接5V電源進行電阻分壓處理，那么怎么才能確定圖中參數(shù)的數(shù)值呢？

首先看比較器負輸入端，通過兩個分壓電阻進行分壓，這兩個分壓電阻的取值不能過大也不能過小，我們電池的閾值設置是18.5V---21V，而電池標稱電壓值24V最大29V，所以綜合考慮選擇在21V時候保證流過分壓電阻的電流1mA左右，這樣不至于在18.5V時候電流太小容易受到干擾，也不至于在29V時候電流消耗過大，電阻選擇時候選擇常用標稱值的阻值，那么取R1=20K,R6=1K,如圖二所示。

圖二▲

當BATT=18.5V時，U1=18.5*R6/R1+R6=0.88V

當BATT=21.0V時，U1=21.0*R6/R1+R6=1V

根據(jù)計算結果得知：BATT閾值電壓變化時候U1會同步跟著變化，且閾值為0.88V---1V，也就是說當U1=0.88V時候比較器輸出低電平，當U1=1V時候比較器輸出高電平（圖三），后極電路可以根據(jù)高低電平進行其他操作的控制

圖三▲

當U1=0.88V時候比較器的等效電路如圖五示 ?當U1=1V時候比較器的等效電路如圖六示

圖五▲

圖六▲

因為R3在比較器輸出高或低的時候作為上下拉電阻，我們在計算時候先忽略R3、R4支路，然后比較器輸出高的等效電路就可以改為圖七，此時電源電壓5V，保持電路1mA電流可以確定R5+R2等于5K上下,然后進行電阻分配，R5=1K,R2=4K3圖八示（電阻取值不唯一，其他阻值也是可以的）

圖七▲

圖八▲

確定好R2、R5阻值后看一下比較器輸出低時候的等效電路（圖九），此時比較器輸出低的等效電路中未知量只有R3，根據(jù)疊加定理可以列出一個等式

圖九▲

等式：

把V2=0.88V、R2=4300R、R5=1000R代入式中進行化簡運算

化簡后得出R3=1.126*10^4Ω（實際上沒有11.26K的電阻，我們選擇標稱值為11.2K的電阻，然后實際設計時候在進行細微調整閾值電壓不會影響正常使用）得出R3阻值后反過來看當U2=1V時，比較器輸出高電平時候的等效電路（圖十）

圖十▲

同樣根據(jù)疊加定理寫出公式(VCC=5V,V1=V2)：

最終得出結論：R1=20K、R2=4K3、R3=11K2、R4=46K、R5=R6=1K,所有電阻精度選擇1%精度或者更高

圖十一▲

最終版滯回比較電路圖（圖中比較器2腳是要接電源地的），文中有問題的地方還請留言指出，看到后會修改重新上傳。

文中用到的Mathcad 15計算文件我放到云盤中，有需要的朋友可以自行下載，有兩組閾值的計算文件，一組是閾值0.88V---1V，一組是3.34V---4.33V，個人人為還是借助Mathcad 15計算可以提高效率，本人第一次推導公式手算，走了很多彎路推導到最后發(fā)現(xiàn)電阻值根本找不到或者就很離譜，希望大家少走彎路。