比較器之滯回（遲滯）比較器實(shí)戰(zhàn)計(jì)算

下面我們進(jìn)行一個(gè)電池低電壓保護(hù)的電路設(shè)計(jì)，其中會(huì)介紹到滯回比較器的實(shí)際用法以及詳細(xì)計(jì)算推導(dǎo)過(guò)程。

假設(shè)我們定18.5V為電池欠壓保護(hù)電壓，也就是說(shuō)在當(dāng)前負(fù)載情況下電池電壓低于18.5V時(shí)，其他功能會(huì)被限制住或者說(shuō)帶不動(dòng)當(dāng)前負(fù)載，而負(fù)載消失或者停止后，電池電壓是會(huì)慢慢恢復(fù)的會(huì)高于欠壓保護(hù)電壓18.5V，那么就會(huì)反反復(fù)復(fù)始終處于開關(guān)、開關(guān)、開關(guān)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(shí)候關(guān)閉，高于高閾值時(shí)候開通，既可以避免反復(fù)震蕩開關(guān)也能提高電路可靠性。

假設(shè)現(xiàn)在有一款電池標(biāo)稱電壓值是24V實(shí)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(shè)計(jì)過(guò)程中，電源設(shè)計(jì)是重中之重，一個(gè)良好的電源可以為電路提供穩(wěn)定的電壓以及電流，假設(shè)我們已經(jīng)設(shè)計(jì)好一個(gè)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(zhǔn)穩(wěn)定。

圖一▲

如圖一所示，是一個(gè)雙閾值滯回比較器電路，負(fù)輸入端接電池電壓，正輸入端接5V電源進(jìn)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(fù)輸入端，通過(guò)兩個(gè)分壓電阻進(jìn)行分壓，這兩個(gè)分壓電阻的取值不能過(guò)大也不能過(guò)小，我們電池的閾值設(shè)置是18.5V---21V，而電池標(biāo)稱電壓值24V最大29V，所以綜合考慮選擇在21V時(shí)候保證流過(guò)分壓電阻的電流1mA左右，這樣不至于在18.5V時(shí)候電流太小容易受到干擾，也不至于在29V時(shí)候電流消耗過(guò)大，電阻選擇時(shí)候選擇常用標(biāo)稱值的阻值，那么取R1=20K,R6=1K,如圖二所示。

圖二▲

當(dāng)BATT=18.5V時(shí)，U1=18.5*R6/R1+R6=0.88V

當(dāng)BATT=21.0V時(shí)，U1=21.0*R6/R1+R6=1V

根據(jù)計(jì)算結(jié)果得知：BATT閾值電壓變化時(shí)候U1會(huì)同步跟著變化，且閾值為0.88V---1V，也就是說(shuō)當(dāng)U1=0.88V時(shí)候比較器輸出低電平，當(dāng)U1=1V時(shí)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(jìn)行其他操作的控制

圖三▲

當(dāng)U1=0.88V時(shí)候比較器的等效電路如圖五示 當(dāng)U1=1V時(shí)候比較器的等效電路如圖六示

圖五▲

圖六▲

因?yàn)镽3在比較器輸出高或低的時(shí)候作為上下拉電阻，我們?cè)谟?jì)算時(shí)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(shí)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(jìn)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(shí)候的等效電路（圖九），此時(shí)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(gè)等式

圖九▲

等式：

把V2=0.88V、R2=4300R、R5=1000R代入式中進(jìn)行化簡(jiǎn)運(yùn)算

化簡(jiǎn)后得出R3=1.126*10^4Ω（實(shí)際上沒有11.26K的電阻，我們選擇標(biāo)稱值為11.2K的電阻，然后實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)候在進(jìn)行細(xì)微調(diào)整閾值電壓不會(huì)影響正常使用）得出R3阻值后反過(guò)來(lái)看當(dāng)U2=1V時(shí)，比較器輸出高電平時(shí)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(jié)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(wèn)題的地方還請(qǐng)留言指出，看到后會(huì)修改重新上傳。

文中用到的Mathcad 15計(jì)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(jì)算文件，一組是閾值0.88V---1V，一組是3.34V---4.33V，個(gè)人人為還是借助Mathcad 15計(jì)算可以提高效率，本人第一次推導(dǎo)公式手算，走了很多彎路推導(dǎo)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。

審核編輯 ：李倩