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运放-滞回(迟滞)比较器全流程实战计算

比较器的滞回(滞后)实战计算

以下是电池低压保护的电路设计,介绍了滞回比较器的实际用法和详细的计算推导过程。

假设我们定18.5V在当前负载下,电池电压低于18.5V当其他功能受到限制或无法驱动当前负载时,当负载消失或停止时,电池电压会慢慢恢复,高于欠压保护电压18.5V,然后就会一次又一次地处于开关开关、开关的状态,那么要解决这一现象,就需要使用双阈值电路,低于低阈值时关闭,高于高阈值时开启,既能避免反复震荡开关,又能提高电路可靠性。

假设电池的标称电压值是24V实际充满后是29V,我们以低于18.5V低阈值电压为18.5V到24V之间,选择18.5V为低阈值21V为高阈值,具体情况可设置高低阈值。

在电路设计过程中,电源设计是首要任务,良好的电源可以为电路提供稳定的电压和电流,假设我们已经设计了5V LDO这里的电源LDO电源不使用分立器件,需要使用LDO芯片,目的是为了保证电压值的精准稳定。

在这里插入图片描述

图一▲

如图1所示,它是一个双阈值滞回比较器电路,负输入端接电池电压,正输入端接5V如何确定图中参数的值?

首先看比较器的负输入端,通过两个分压电阻分压。这两个分压电阻的值不能太大或太小。我们的电池阈值设置为18.5V—21V,电池标称电压值244V最大29V,因此,综合考虑选择21V保证流过分压电阻的电流1mA在18左右,这样就不会在18左右了.5V当电流太小时,很容易受到干扰,也不至于在29V当电流消耗过大时,选择常用标称值的电阻值,然后选择R1=20K,R6=1K,如图二所示。

图二▲

当BATT=18.5V时,U1=18.5*R6/R1 R6=0.88V

当BATT=21.0V时,U1=21.0*R6/R1 R6=1V

根据计算结果:BATT阈值电压变化时U1会同步变化,阈值为0.88V—1V,也就是说当U1=0.88V当比较器输出低电平时,U1=1V当比较器输出高电平(图3)时,后极电路可根据高低电平控制其他操作

图三▲

当U1=0.88V比较器的等效电路如图五所示 当U1=1V比较器的等效电路如图六示

图五▲

图六▲

因为R3当比较器输出高或低时,作为上下拉电阻,我们在计算时首先忽略了它R3、R4支路,然后比较器输出高等效电路可以改为图7,此时电源电压5V,保持电路1mA可以确定电流R5 R2等于5K然后进行电阻分配,R5=1K,R2=4K三图八示(电阻值不是唯一的,其他电阻值也可以)

图七▲

图八▲

确定好R2、R5电阻值后,查看比较器输出低时的等效电路(图9)。此时,比较器输出低的等效电路中的未知量仅为R3.根据叠加定理列出等式

图九▲

等式:

把V2=0.88V、R2=4300R、R5=1000R代入式中的化简运算

化简后得出R3=1.126*10^4Ω(实际上没有11.26K的电阻,我们选择标称值为11.2K电阻,然后在实际设计中对阈值电压进行微调,不会影响正常使用)R3电阻值反过来看当U2=1V当比较器输出高电时的等效电路(图10)

图十▲

公式也是根据叠加定理写的(VCC=5V,V1=V2):

最后得出结论:R1=20K、R2=4K3、R3=11K2、R4=46K、R5=R6=1K,所有电阻精度选择1%精度或更高精度

图十一▲

滞回比较电路图的最终版本(图中比较器的两脚要连接到电源地)

本文来源于凡亿教育,参考原文:滞回(滞后)比较器全过程实战计算 (文末有惊喜)

标签: 如何化简电阻r5k电阻57r6电阻

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