设计目标

设计说明

比较器可在 ORing 配置中用于在不同的源之间进行选择。比较器具有相对简单的电路和智能开关，可用于为负载维持电源电压。对于低压应用，比较器具有比二极管更好的优势，因为没有压降。此电路专为连接到墙壁插座、带有备用电池的系统而设计。如果主电源被切断，备用电池将为负载供电，以确保器件始终开启。电路左侧的开关网络用于为 LDO 输出建模。

设计说明

1. 使用具有轨至轨输入范围的推挽比较器。
2. 使用具有共源极配置（例如 CSD75207W15）的双路 PMOS。
3. 确保 PMOS 的 V_th 低于比较器输出端的电压。
4. 对于 C₁ 和 C₃，请遵循数据表中关于 LDO 输出端电源滤波和稳定性的建议。
5. 使用 LDO 数据表确定 R1 值。可将其指定为在发生欠压事件时将输出端连接到 GND 的电阻器。

设计步骤

1. 突出显示 R1、V1 和 SW3 的框用于对 LDO 输出行为进行建模。R1 表示 LDO 的阻抗，可以数据表中找到。V1 是 LDO 输出电压，因此相应地设置 V1。SW3 用于对 LDO 突然断电且输出端通过 R1 被拉至接地的情况进行建模。它还用于对 LDO 重新加电并提供电压的情况进行建模。C3 被添加到电路中，因为它是通常推荐的电容器值，有助于提高环路稳定性，并且应紧邻输出端。根据 LDO 数据表中的建议设置该值。在负载处添加 C1，因为电容值较大的电容器不需要正好位于 LDO 输出节点处。根据 LDO 数据表中的建议设置该值。
2. 在电路初始化期间，当比较器上电时，电流将流经 T1 的体二极管，为负载供电。当二极管两端的压降小于大约 0.7V 时，电流将停止流过二极管。然后，比较器将输出低电平并打开 PMOS 开关。
3. 在正常或典型条件下，LDO 用作主电源。下图中有一个简化的电路模型来说明 U1 和 U2 的功能。(-) 节点会看到 LDO 电压，(+) 节点会看到 T1 的源节点。由于 (+) 节点比 T1 的 R_DS(on) 下降产生的漏极节点稍小，因此比较器输出将保持低电平。由于比较器将栅极拉至低电平，因此 T1 将充当闭合开关，从而允许 LDO 为负载供电。
   在此期间，U2 将控制 T2，使其充当断开的开关。突出显示 V2 的方框用于对备用电池建模。V2 是备用电池电压，因此相应地设置 V2。R3 和 R6 形成分压器，因此 (-) 节点看到的电压为 0.99 × V2。当 LDO 开启并供电时，如果备用电池和 LDO 处于相同电势，则 T2 必须充当断开的开关以防止两个电源都被加载。(-) 节点会看到 V2 分压电压，(+) 节点回看到 LDO 电压。要确保比较器输出为高电平以关闭 T2，则 (-) 节点 < (+) 节点。
   
4. 当 LDO 断电时，备用电池将连接到负载，以便始终有恒定的电源。下图中有一个简化的电路模型来说明 U1 和 U2 的功能。在将 LDO 输出拉至低电平后，U2 的 (+) 节点会接地，U2 的 (-) 节点会看到备用电池的分频版本。这将强制比较器输出为低电平并闭合开关，以便备用电池为负载供电。在此期间，U1 将与负载断开。下图中有一个简化电路模型来说明 U1 的功能。由于 LDO 输出被拉至低电平，(-) 节点接地，(+) 节点连接备用电池。比较器输出将转换为高电平并关断 T1，使其发挥断开开关的作用。
   
5. 将 R₃ 和 R₆ 创建的分压器设置为 1% 的比率。将比率设置为 1%，以便 U2 在 LDO 断电后可以快速开关。在正常运行期间，OUT_BU 将保持高电平，因为反相输入将比反相输入少 1%。当主电源断电时，OUT_BU 将会变为高电平，因为同相输入可连接到 LDO 的输出。
   选择 R_total (R₃ + R₆)，应使流经分压器的电流至少比输入偏置电流 (I_BIAS) 高 100 倍。电阻器可以具有高值，以更大程度地减小电路中的电流消耗，而不会使电阻分压器的误差显著增加。
   $\frac{{\mathrm{R}}_3}{{\mathrm{R}}_3+{\mathrm{R}}_6}=1\%$
6. 现在来看看详细信息，其中介绍了 R2 和 C2 功能。这里使用 R2 将 LDO 输出与 U1 的 (-) 节点隔离。当 LDO 断电时，SW3 关闭并将 LDO 输出拉至 GND。如果 R2 短路，则 T1 始终保持导通，因为 C2 的两侧之间存在争用。当 LDO 输出尝试灌入接地时，U2 的输出也转换为低电平。由于 LDO 输出存在一定的延迟，U1 的 (-) 节点将出现问题，并且该节点将在负载电压附近振荡。将 R2 设置为 1kΩ 足以隔离该节点。如果 R2 太小，就会浪费功率。如果 R2 太大，U1 的 (-) 节点转换得太慢，以致无法导通 T1。U1 从不开启 T1，而是通过体二极管为负载供电。当 LDO 输出转换（断电或恢复电源）时，C2 用于拉动 U1 的 (-) 节点，以便能够快速转换并打开或关闭 U1。如果没有 C2，LDO 转换产生的延迟会导致 U1 永远不会切换。将 C2 设置为与 C3 相同的值。

设计仿真

瞬态仿真结果

设计参考资料

有关 TI 综合电路库的信息，请参阅模拟工程师电路手册。

请参阅电路 SPICE 仿真文件：SBOR017。

有关大量比较器主题（包括迟滞、传播延迟和输入共模范围）的更多信息，请参阅 TI 精密实验室 - 运算放大器。

设计特色比较器

设计备用比较器