設計目標

設計說明

比較器可在 ORing 配置中用于在不同的源之間進行選擇。比較器具有相對簡單的電路和智能開關，可用于為負載維持電源電壓。對于低壓應用，比較器具有比二極管更好的優勢，因為沒有壓降。此電路專為連接到墻壁插座、帶有備用電池的系統而設計。如果主電源被切斷，備用電池將為負載供電，以確保器件始終開啟。電路左側的開關網絡用于為 LDO 輸出建模。

設計說明

1. 使用具有軌至軌輸入范圍的推挽比較器。
2. 使用具有共源極配置（例如 CSD75207W15）的雙路 PMOS。
3. 確保 PMOS 的 V_th 低于比較器輸出端的電壓。
4. 對于 C₁ 和 C₃，請遵循數據表中關于 LDO 輸出端電源濾波和穩定性的建議。
5. 使用 LDO 數據表確定 R1 值。可將其指定為在發生欠壓事件時將輸出端連接到 GND 的電阻器。

設計步驟

1. 突出顯示 R1、V1 和 SW3 的框用于對 LDO 輸出行為進行建模。R1 表示 LDO 的阻抗，可以數據表中找到。V1 是 LDO 輸出電壓，因此相應地設置 V1。SW3 用于對 LDO 突然斷電且輸出端通過 R1 被拉至接地的情況進行建模。它還用于對 LDO 重新加電并提供電壓的情況進行建模。C3 被添加到電路中，因為它是通常推薦的電容器值，有助于提高環路穩定性，并且應緊鄰輸出端。根據 LDO 數據表中的建議設置該值。在負載處添加 C1，因為電容值較大的電容器不需要正好位于 LDO 輸出節點處。根據 LDO 數據表中的建議設置該值。
2. 在電路初始化期間，當比較器上電時，電流將流經 T1 的體二極管，為負載供電。當二極管兩端的壓降小于大約 0.7V 時，電流將停止流過二極管。然后，比較器將輸出低電平并打開 PMOS 開關。
3. 在正常或典型條件下，LDO 用作主電源。下圖中有一個簡化的電路模型來說明 U1 和 U2 的功能。(-) 節點會看到 LDO 電壓，(+) 節點會看到 T1 的源節點。由于 (+) 節點比 T1 的 R_DS(on) 下降產生的漏極節點稍小，因此比較器輸出將保持低電平。由于比較器將柵極拉至低電平，因此 T1 將充當閉合開關，從而允許 LDO 為負載供電。
   在此期間，U2 將控制 T2，使其充當斷開的開關。突出顯示 V2 的方框用于對備用電池建模。V2 是備用電池電壓，因此相應地設置 V2。R3 和 R6 形成分壓器，因此 (-) 節點看到的電壓為 0.99 × V2。當 LDO 開啟并供電時，如果備用電池和 LDO 處于相同電勢，則 T2 必須充當斷開的開關以防止兩個電源都被加載。(-) 節點會看到 V2 分壓電壓，(+) 節點回看到 LDO 電壓。要確保比較器輸出為高電平以關閉 T2，則 (-) 節點 < (+) 節點。
   
4. 當 LDO 斷電時，備用電池將連接到負載，以便始終有恒定的電源。下圖中有一個簡化的電路模型來說明 U1 和 U2 的功能。在將 LDO 輸出拉至低電平后，U2 的 (+) 節點會接地，U2 的 (-) 節點會看到備用電池的分頻版本。這將強制比較器輸出為低電平并閉合開關，以便備用電池為負載供電。在此期間，U1 將與負載斷開。下圖中有一個簡化電路模型來說明 U1 的功能。由于 LDO 輸出被拉至低電平，(-) 節點接地，(+) 節點連接備用電池。比較器輸出將轉換為高電平并關斷 T1，使其發揮斷開開關的作用。
   
5. 將 R₃ 和 R₆ 創建的分壓器設置為 1% 的比率。將比率設置為 1%，以便 U2 在 LDO 斷電后可以快速開關。在正常運行期間，OUT_BU 將保持高電平，因為反相輸入將比反相輸入少 1%。當主電源斷電時，OUT_BU 將會變為高電平，因為同相輸入可連接到 LDO 的輸出。
   選擇 R_total (R₃ + R₆)，應使流經分壓器的電流至少比輸入偏置電流 (I_BIAS) 高 100 倍。電阻器可以具有高值，以更大程度地減小電路中的電流消耗，而不會使電阻分壓器的誤差顯著增加。
   $\frac{{\mathrm{R}}_3}{{\mathrm{R}}_3+{\mathrm{R}}_6}=1\%$
6. 現在來看看詳細信息，其中介紹了 R2 和 C2 功能。這里使用 R2 將 LDO 輸出與 U1 的 (-) 節點隔離。當 LDO 斷電時，SW3 關閉并將 LDO 輸出拉至 GND。如果 R2 短路，則 T1 始終保持導通，因為 C2 的兩側之間存在爭用。當 LDO 輸出嘗試灌入接地時，U2 的輸出也轉換為低電平。由于 LDO 輸出存在一定的延遲，U1 的 (-) 節點將出現問題，并且該節點將在負載電壓附近振蕩。將 R2 設置為 1kΩ 足以隔離該節點。如果 R2 太小，就會浪費功率。如果 R2 太大，U1 的 (-) 節點轉換得太慢，以致無法導通 T1。U1 從不開啟 T1，而是通過體二極管為負載供電。當 LDO 輸出轉換（斷電或恢復電源）時，C2 用于拉動 U1 的 (-) 節點，以便能夠快速轉換并打開或關閉 U1。如果沒有 C2，LDO 轉換產生的延遲會導致 U1 永遠不會切換。將 C2 設置為與 C3 相同的值。

設計仿真

瞬態仿真結果

設計參考資料

有關 TI 綜合電路庫的信息，請參閱模擬工程師電路手冊。

請參閱電路 SPICE 仿真文件：SBOR017。

有關大量比較器主題（包括遲滯、傳播延遲和輸入共模范圍）的更多信息，請參閱 TI 精密實驗室 - 運算放大器。

設計特色比較器

設計備用比較器