【应用】超低功耗比较器SGM8701在绝缘电阻测试仪过压与欠压保护电路中的应用

时间： 2019-07-15 来源：SGMICRO

技术问答

绝缘电阻测试就是通过仪器准确测量电气设备在高压作用时的泄漏电流，通常仪器会以显示电阻值的方式来直观的判断被测绝缘电阻的性能好坏。绝缘电阻测试仪是专门用来测量电气设备绝缘电阻的仪器，进而判断绝缘电阻是否满足要求。本文在绝缘电阻测试仪的设计中，采用单片机作为中央控制单元。内置高压发生器产生测量所需要电压，然后由采样电路进行信号采集，通过相应的取样电路后进行 A/D 转换，最后由单片机进行数据处理，将处理结果保存到扩展的存储单元中。

高压发生器是绝缘电阻测试仪设计的重要环节，系统框图如下所示。其中对输出的电压信号及时采样，形成电压反馈控制。同时为了保障测量人员和被测电阻的安全，设计了灵敏的过压、欠压报警电路。

图1 高压发生器设计的原理框图

高压发生器中过压，欠压保护与报警功能的设计

由于仪器的使用时间过长或是在使用时不能按照正常流程操作，有可能导致电阻测量仪在测量时输出的高电压大小不在要求的输出范围内，进而严重影响了电阻仪的测量精度。而欠压、过压保护电路可以及时的检测出系统是否输出了满足要求的电压值，是系统必不可少的检测报警部分。

本文设计的系统过压、欠压检测报警电路如下图2所示。HV 为倍压整流电路的高压输出端，当系统根据用户的选择正常输出高压值时，通过选取电阻 R01、R02、R03 的大小，使得比较器 U_A 的 VIN+采集的电压值小于 VIN-的基准电压值，输出为低电平。而比较器 U_B 的 VIN-采集的电压值大于 VIN+的基准电压值，输出为低电平。这样，U_C的VIN+为低电平，输出OUT为低电平，系统不报警。

当系统输出电压过高，比较器 U_A 的 VIN+采集的电压值大于 VIN-的基准电压值，输出为高电平，从而U_C输出为高电平，单片机得到高电平信号，并报警；当系统输出电压过低，比较器 U_B 的 VIN-采集的电压值小于 VIN+的基准电压值，输出为高电平，从而U_C输出为高电平，单片机得到高电平信号，并报警。这样，便实现了高压发生器中过压，欠压保护与报警功能。

图2 高压发生器中过压，欠压保护电路设计原理图

圣邦微电子生产的超低功耗比较器 SGM8701，最低功耗仅300nA。对于绝缘电阻测试仪设计，除了测量电阻的精度外，功耗也是重要的性能指标。这里，过压，欠压保护与报警功能在平时的使用中一般不会触发，我们希望设计的电路功耗尽可能小，提高设计产品的使用寿命，给用户以最好的使用体验。因此，在保护电路的设计中选用比较器SGM8701。

SGM8701比较器不仅仅具有300nA超低功耗以外，快速响应性能好（仅6us），而且采用SOT-23封装，尺寸小，给电路设计节省更多空间。SGM8701的重要特性如下,可用于电路设计时参考。
    • 宽供电电压：1.4V~5.5V
    • 超低功耗：300nA（Vs=1.4V）
    • 低传播延迟：6us（Vs=1.4V）
    • 轨到轨输入
    • VS = 5V，推挽输出驱动电流可达19mA
    • 工作温度范围-40℃~+85℃
    • 封装为SOT-23-5 或SC70-5

SGM8701应用广泛，包括RC定时器、窗口探测器、红外接收器、多谐振荡器、报警和监控电路等应用。因此，本文选用SGM8701设计的过压欠压保护与报警电路是合适的。

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duanmaxie Lv8. 研究员 2019-07-15

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描述- 圣邦微SGMICRO与TI/ADI/MAXIM/LT/Onsemi/ST/Microchip/Nexperia/MPS/TOSHIBA/ROHM/RICHTEK/SILERGY/ABLIC/Renesas/Diodes/NXP/NJM/Infineon/Allegro 等品牌的信号链、电源芯对照表。

型号- SY8388,SN74HC541,A3981,IR44273,74AVC8T245Q,TS3A24159,TS3A24157,FAN3100,SLG88103,ADA4622-2,SLG88104,ADA4622-1,SGM2560,NA199,SGM2564,TSL6002,LMR23620,SGM48017C,LM431,FAN49103,MAX4282,SGM61220,BD9A201,74HC595,TLV3542,TLV3541,TS3A4751,TLV522,LMR23630,FAN53611,TC7SZ14FU,74LCX04,NCS21803,HCF4051,NCS21801,HCF4052,74LCX08,HCF4053,TSC214I,TLV3544,LMP2022,TSB611,NL27WZ04,SGM2588,FAN53601,SN74HC573,SN74HC574,INA333,TSU101,TSC213I,TSU102,NTMFS4C10N,UCC27531-Q1,TSU104,RT8293,74HC573,74HC574,SGM621,RT8290,SGM41600,TSB621,SGM620,SGM2572,SGM41603,SGM2571,SGM2576,SGM2575,SGM2578,SGM8T245S,RT8296,NL17SG07,SGM8557-1,TSU111,SGM8557-2,TSU112,ESD103-B1-02,INA321,TLV2242,TLV2241,SGM2205-12XK3G,ISL28118,OPA2277,BU30TD2,LM5109,BQ25619,SGM48013C,BQ25618,INA317,BQ25611,SGM62110,SGM62112,FSA4157,TPS76933,SGM2593,XB6091IS,BQ25601,TPS76950,BQ25600,SGM61230,TXS0104,TXS0102,SGM61232,SGM61234,TLV8801,TXS0101,SGM61233,74HC123,SGM5349-16,TLV62084,SGM431V,LTC2054,TPS51200,LTC2050,TLV8812,TLV8811,SGM61235,TLV8802,RT8253,BD9D323,BD9D322,AD5541,PMPB27EP,TPS54302,SGM4553YXET,LM7322,SGM8706,LM7321,SGM8707,SGM8701,MAX4664,LPV7215,SGM12UB1D2,AP2191,SGM3001,SGM42513,74LVC245A,SGM3005,TPS61099,SGM3002,SGM8276-2,TPS7A8300,SGMOP17C,TPS2553,ISL28130,TPS2556,TPS2557,SGM42403Q,SGM42553,BD6222,SGM8255B-2,ISL28134,74AHC1G08GV,TPS2551,74HC165,SGM62116,SGM62118,SGM62117,TPS3852-Q1,MAX4684,74HC164,AP2172,A3916,AP2171,TPS560430,A3918,BQ25638,SGM8709,U74LVC126,MP8676,SGM61280,MCP6V16,SGM42544,NCP718,LMX331,LMR36520,LM27761,TC7SZ32FU,SN74LVTH162373,ADM708,ADM707,SGM38042,SGM38046,TPS54340,MAX4230,TPS3823,LM2904,TC74VHC138,LM2902,LM2903,SGM8740,SGM2077A,SGM8742,SGM2077B,SGM8743,PESD5V0F1BSF,SGM41515A,MIC5209,LPV802,LPV801,SGM8748,SGM8749,NLAS44599,TPS54336,SGM40666A,SGM8746,TC74VCX16245,TPS54331,74LCX32,TPS54335,SGM41513D,SGM41513A,MCP6406,FTL75939,OPA548,SGM8957-1,MCP6402,SGM8957-2,TLV6208,SGM5223,MAX4232,TC74LCX16244,MAX4231,TPS3808,SN74LVC2T45,OPA2333P,MAX4236,SGM8551XN,TPS3840,TPS54320,SGM48018C,OPA990,RT4730,SGM41512A,SGM8745X,SN74AHC1,MAX9938,74LVTN16244,74LVTN16245,LPV821,SGM48019C,MCP6V52,MCP6V51,RT4723,OPA2210,TLV755P,SN74AC244,MCP6V54,AW2027,SGM8604-2XTDU8G,SGM8750,LPV812,LPV811,AD8534,SGM41283,SGM5353-16,AP2120,AD8539,AD8538,74LVC125,MCP6V69,74LVC126,SGM41285,DRV8313,MCP6V67,SN74LVC2G66,SGM7SZ244S,CAT4104,TS321,SGM8429C-4,AD5593R,SGM61430A,MP28373,MP5121,TMP108,74LVT16373,SGM8304,MAX40078,AD8541,74LVT16374,MCP6442,TMP103,TMP102,MP9943,MP9942,AP2112,MCP6V79,NCV890100,SGM13003A,MCP6V76,STSPIN250,MCP6V77,74LVTH125,SGM8770,AP2114,SGM38042B-1,LM2841,AD8513,AD621,AD620,NCS20034,SGM65230,NCS20032,AD623,AD8515,SGM65231,AD627,TC7SPN334,SGM13002A,SGM8477-1,SGM2035C,SGM41291,SGM2036S,MCP6V96,TUSB320,74LVC138,SGM7SZ245S,SGM8958-2,SGM41296,SN74CBT3245,MP9928,SGM41298,SGM8958-1,SGM6132,MAX4736,SGM6130,AD8532,AD8531,MAX4730,TPS3422,SGM833A,MCP6472,SGM833B,TLV1702,SGM7SZ32,SQ27403,MC74LVC74,TPS3420,TPS3421,TP2011,SGM2037H,MUX36S08,BISS0002,MC74AHC08,74LVC373A,TPS2595XXDSG,MCP6001,TPS3895,AD8502,TPS3896,TPS3897,AD8500,MCP6002,TPS3898,AP2151,SGM41282C,TPS3899,AD8506,AD8505,TLV7021,SGM832A,TP2025,MC33074,TP2021,MCP6004,MCP6006,LT7183,74LVC374A,AP2141,SN74LVC2G04,MCP6492,74LVC1G126,74LVC1G125,SGM48535B,SGM7SZ14,SGM48535A,SGM48752X,TPS2596,BU28TD2WNVX,AS179,XC6201,SGM15CB1A4,XC6206,TC7WZ04,SN74LVC2G14,MCP6022,SGM2210P,SGM7SZ08,MCP6024,SGM834A,SN74LVC2G17,MCP6021,SGM834B,SGM7SZ04,MP2497,SGM7SZ00,IRL44273LPBF,SGM48753X,SGM48754X,AD5592R,TLV61046A,TPS7A8400,SGM48753,SY8301,SGM48754,SQ24335,SGM2211S,SGM48757,ISL21080,SGM48759,SY8303,MCP6032,MCP6031,SGM48751,SGM48752,SGMNQ07430,SGM61720,TSV911,TSV912,TSV914,SN74AVC16T245,MP2490,SGM05UB1B3,LPV324,OPA4379,OPA4374,HD3SS3412,MCP6044,OPA4376,OPA2192,MCP6041,74VHC244,LMR16030,74AHCT595,APD7118,OPA2197,TPS62730,MCP6042,OPA2196,SN74AVC8T245,SN74LVC157,OPA2191,ADG509,ADG508,SGM8478-1C,FSA2457,TMUX415,TC7SZ00,LM1117,AD8599,TPS62743,TSV6192,SN74LVC125,SGM706S,SN74LVC126,RT6160,TPS76901,TC7SZ07,SGM2564A,TLV707P,NTMFS4C06N,MP2451,TS393,LMH6643,TC74VCX164245,SN74LVC138,SGM48760,SGM25662,MIC708,MCP6061,MP2460,LME49726,RT6150,MIC706,SN74AHCT86,MCP6074,TC7SH125F,STSPIN220,APD196,SGMOP07,74HC541,TC7SET08,LMC7211,BQ25890H,MAX706,MAX9119,MAX708,MCP6071,SGM2566C,74AHC573D,TC7SZ32,BU33TD2,74LVC157,YDA145,BD9G341,SGM2567S,NJMOP2277,INA828,LPV358,NCP382,NE5532,SGM2217Q,LMG1025-Q1,NCV6324,SGMNQ40430,NCV6334,SGM48536BQ,SGM21102G,74AHCT86,BGA524N6,SGM21102C,FSA2466,SGM21102B,INA818,SGM21102A,SGM05FB1E2,SN74AHC244,TLV74118,TC7SZ32F,NC7WZ04,74AVC8T245BQ,TSV991,TSV992,TSV994,SGM3851A,SGM48536CQ,TC913,74AHC244,AD8571,74AVC2T45,SGM2521A,TLV74128,SN74LVC541,AZ1117,LMV881,BU28TD2,MAX14589,TLV2316,SGM61330,SGM724,TS5V330,SGM5209-14,74LV541A,SGM3758,NJU7076,MAX4163,MAX4162,PESD15VW1BCSF,TLV74133,TPS25921A,OP213,TLV74130,SGM722,TLV2333,SGM723,SGM721,SGM8610-2,NLAS3899,OPA2140,EL5420,MAX4174,MAX4173,SGM15UB1E2,TC7SH126FU,SGM41100A,SGM61310,SKY13351,A4980,SGM41100V,SGM61306,SGM61305,SGM61308,SGM61307,SGM8262-2,TC7PZ14,SGM3795,74LCX126,74LCX125,74LVC541A,SGM3799,SA4159

对照表 - SGMICRO

SGMICRO比较器选型表

微功耗比较器，低功耗300nA，单/双通道，具有闩锁功能；高速比较器，传播延迟低至6ns，高速宽电压，推挽/开漏输出

Propagation Delay(L to H)(ns、μs)

Propagation Delay(H to L)(ns)

选型表 - SGMICRO 立即选型

SGMicro（圣邦微） SGM8701 数据手册

型号- SGM8701YN5G/TR,SGM8701,SGM8701YC5G/TR

数据手册 - SGMICRO - REV. A. 2 - 2016年05月18日 PDF 英文下载

SGM8712 1.4V, Micro-Power, Rail-to-Rail I/O, CMOS Input, Push-Pull Output Comparator

型号- SGM8712YMS8G/TR,SGM8712

数据手册 - SGMICRO - REV. A - JULY 2016 PDF 英文下载

【经验】基于比较器SGM8701YN5G/TR设计的超低功耗电阻监测报警器：功耗50uA，4000mAh锂电池可以用6年

我司根据电阻分压原理研发了一款可以实时监测接地电阻值的设备，采用TI的MSP430系列低功耗单片机，通过单片机的ADC功能读取的电压值，可以测量出接地线到接地桩之间的电阻值，最终设备的功耗高达5mA，4000mAh锂电池，大概使用可以使用1个月左右。为了解决功耗的问题我们需要采用更好的解决方案。了解到圣邦微电子有一款超低功耗的比较器SGM8701YN5G/TR，最低功耗仅300nA。

设计经验发布时间 : 2019-05-14

【产品】低功耗的振动传感器和PIR传感器模拟前端（AFE）SGM8140，1.4~5.5V宽电压范围

SGMICRO（圣邦微）推出的SGM8140是一个振动传感器和PIR传感器模拟前端（AFE），由2个独立的构建电路组成：一个是双轨至轨输入和输出运算放大器，另一个是超低功耗比较器。运算放大器和比较器均经过专门设计，可在1.4V至5.5V的宽电压范围内工作。SGM8140仅具有1.1μA的工作电流，因此非常适用于各种电池供电的应用。

新产品发布时间 : 2020-08-09