深入解析 onsemi NCV59801 LDO 穩(wěn)壓器：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點(diǎn)

引言

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）扮演著至關(guān)重要的角色。今天我們要詳細(xì)探討的是 onsemi 推出的 NCV59801 1A LDO 穩(wěn)壓器，它具備高 PSRR、低噪聲、低靜態(tài)電流等一系列出色特性，專為滿足 RF 和敏感模擬電路的需求而設(shè)計。接下來，讓我們深入了解這款穩(wěn)壓器的各項(xiàng)細(xì)節(jié)。

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產(chǎn)品概述

NCV59801 是一款 1A 的 LDO 穩(wěn)壓器，屬于新一代高 PSRR、低噪聲和低 dropout 穩(wěn)壓器，帶有 Power Good 開集電極輸出。它能提供低噪聲、高 PSRR 和低靜態(tài)電流，可將輸出電壓調(diào)節(jié)至低至 0.6 V，還具備出色的負(fù)載/線路瞬態(tài)響應(yīng)。該器件設(shè)計為與 4.7 μF 的輸入和輸出陶瓷電容配合使用，有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 DFNW8 0.65P（3 mm x 3 mm）和 WDFNW6 0.65P（2 mm x 2 mm）兩種封裝可供選擇。

典型應(yīng)用示意圖

特性亮點(diǎn)

寬輸入輸出電壓范圍

• 工作輸入電壓范圍為 1.6 V 至 5.5 V，固定電壓選項(xiàng)從 0.6 V 到 5.0 V，可調(diào)版本參考電壓為 0.6 V ±0.7%（25°C 初始精度），在負(fù)載和溫度變化（高達(dá) 125°C）時精度為 ±1%。這使得它在不同的電源環(huán)境和應(yīng)用需求下都能穩(wěn)定工作。

  低功耗設(shè)計

• 典型靜態(tài)電流為 35 μA，關(guān)機(jī)電流典型值為 0.1 μA，非常適合對功耗敏感的應(yīng)用，有助于延長電池供電設(shè)備的續(xù)航時間。

  出色的電氣性能

• 極低的 dropout 電壓，例如 3.3 V 變體在 1 A 負(fù)載時典型值為 120 mV；高 PSRR，在 100 mA、f = 1 kHz 時典型值為 85 dB；低噪聲，固定版本為 10 μVRMS。這些特性保證了輸出電壓的穩(wěn)定性和純凈度，滿足了 RF 和敏感模擬電路對電源質(zhì)量的嚴(yán)格要求。

  其他特性

• 輸出電壓壓擺率可控，從 5 mV / s 可選；具有電流限制、軟啟動和熱保護(hù)等標(biāo)準(zhǔn)功能；符合 AEC - Q100 標(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車和其他有特殊要求的應(yīng)用。

引腳功能與絕對最大額定值

引腳功能

絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于確保其安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。例如，輸入電壓范圍為 -0.3 至 6 V，輸出電壓范圍為 -0.3 至 VIN + 0.3（最大 6 V）等。超過這些額定值可能會損壞器件，影響其功能和可靠性。

熱特性

熱特性對于功率器件的性能和可靠性有著重要影響。NCV59801 在不同封裝下具有不同的熱阻參數(shù)，如 WDFNW6 - 2x2 封裝的結(jié)到環(huán)境熱阻（ReJA）為 60 °C/W，DFNW8 - 3x3 封裝的 ReJA 為 44.4 °C/W。在設(shè)計 PCB 時，需要考慮這些熱阻參數(shù)，合理布局散熱路徑，以確保器件在工作過程中不會因過熱而性能下降或損壞。

電氣特性

電氣特性是評估器件性能的關(guān)鍵指標(biāo)。在 -40°C ≤ TJ ≤ 150°C 的溫度范圍內(nèi)，按照特定的測試條件（如 VIN = VOUT(NOM) + 0.5 V 或 1.6 V，取較大值，IOUT = 1 mA 等）進(jìn)行測試。其電氣特性包括關(guān)機(jī)電流、EN 引腳閾值電壓、電源良好閾值電壓、電源抑制比等。例如，電源抑制比在不同頻率下有不同的值，在 100 mA、f = 1 kHz 時為 85 dB，隨著頻率升高而逐漸降低。這些特性為工程師在不同應(yīng)用場景下選擇合適的工作條件提供了重要依據(jù)。

典型特性曲線

文檔中提供了一系列典型特性曲線，如輸出電壓與溫度的關(guān)系、dropout 電壓與溫度的關(guān)系、電流限制與溫度的關(guān)系等。這些曲線直觀地展示了器件在不同工作條件下的性能變化。例如，通過輸出電壓與溫度的曲線，我們可以了解到在不同溫度環(huán)境下輸出電壓的穩(wěn)定性，從而在設(shè)計時采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施，確保輸出電壓在整個溫度范圍內(nèi)都能滿足應(yīng)用要求。

應(yīng)用信息

電源良好輸出連接

NCV59801 的 Power Good 功能可用于更好地與 MCU 系統(tǒng)接口。其輸出為開集電極類型，能夠吸收高達(dá) 10 mA 的電流。推薦的工作電流在 10 μA 至 1 mA 之間，以獲得低飽和電壓。在使用 Power Good 作為電源排序功能的一部分時，應(yīng)將外部上拉電阻連接到 NCV59801 的輸出電壓，同時建議使用有源放電選項(xiàng)來放電連接到 LDO 的輸出電容。

輸入輸出去耦

• 輸入去耦：建議在器件的 IN 和 GND 引腳之間連接至少 4.7 μF 的陶瓷 X5R 或 X7R 電容，以提供低阻抗路徑，減少輸入電壓上的交流信號和噪聲影響，改善線路瞬態(tài)響應(yīng)。
• 輸出去耦：NCV59801 對輸出電容的等效串聯(lián)電阻（ESR）沒有最低要求，使用 2.2 μF 或更大的標(biāo)準(zhǔn)陶瓷電容即可穩(wěn)定工作。為了在各種條件下獲得最佳性能和穩(wěn)定性，建議使用 4.7 μF 或更高的電容。但要注意，過高的輸出電容（如 100 μF 及以上）在某些條件下可能會導(dǎo)致不穩(wěn)定，特別是在輕負(fù)載條件下。

  受控輸出電壓壓擺率

  該器件具有內(nèi)部輸出電壓壓擺率控制功能。啟用后有大約 85 μs 的死區(qū)時間，之后輸出電壓從 0 單調(diào)上升到標(biāo)稱輸出電壓。用戶可以從 4 種可選的壓擺率選項(xiàng)（5 mV/s、10 mV/s、30 mV/s 和 100 mV/s）中選擇。需要注意的是，輸出噪聲會按 VOUT / VFIX 或 VOUT / VFB 比例放大。

  可調(diào)版本應(yīng)用

  如果用戶需要非標(biāo)準(zhǔn)/特殊電壓選項(xiàng)且對輸出噪聲要求較高，可以使用固定版本并在輸出電壓和 SNS 引腳之間連接外部電阻分壓器。這樣，原始固定電壓就成為電阻分壓器和反饋回路的參考電壓，輸出電壓可以等于或高于原始固定選項(xiàng)，范圍從 0.6 V 到 5.0 V。為了避免反饋電流對輸出電壓精度的影響，建議 R1 和 R2 的值在 1 k 至 220 k 之間。

  功率耗散和散熱

  器件的最大功耗取決于 PCB 設(shè)計和布局，包括安裝焊盤配置、電路板材料和環(huán)境溫度等因素。為了確保可靠運(yùn)行，結(jié)溫應(yīng)限制在 +150°C 以內(nèi)?？梢酝ㄟ^相關(guān)公式計算最大功耗和輸入電壓等參數(shù)。

訂購信息

文檔提供了詳細(xì)的訂購信息，包括不同電壓選項(xiàng)和封裝的器件型號、標(biāo)記、選項(xiàng)、封裝形式和運(yùn)輸方式等。用戶可以根據(jù)自己的需求選擇合適的產(chǎn)品。例如，NCV59801CMTWADJTAG 為可調(diào)版本，采用 WDFNW6 2x2 封裝，帶有有源輸出放電和 5 mV/us 的壓擺率，以 3000 個/卷帶和卷軸的形式運(yùn)輸。

機(jī)械尺寸

文檔還給出了 DFNW8 3x3 和 WDFNW6 2x2 兩種封裝的機(jī)械尺寸和相關(guān)說明。這些尺寸信息對于 PCB 設(shè)計和器件安裝非常重要，工程師需要根據(jù)這些尺寸來合理規(guī)劃 PCB 上的器件布局和焊盤設(shè)計，確保器件能夠正確安裝和焊接。

總結(jié)

onsemi 的 NCV59801 LDO 穩(wěn)壓器憑借其出色的性能和豐富的功能，為 RF 和敏感模擬電路等應(yīng)用提供了可靠的電源解決方案。在設(shè)計過程中，工程師需要充分考慮其特性、引腳功能、電氣參數(shù)、熱特性等因素，合理選擇工作條件和外部元件，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和可靠性。同時，要嚴(yán)格遵守器件的絕對最大額定值，確保器件在安全的工作范圍內(nèi)運(yùn)行。你在使用類似 LDO 穩(wěn)壓器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。