探秘MAX1963A/MAX1976A：低輸入電壓LDO穩(wěn)壓器的卓越之選

在電子設(shè)備的設(shè)計中，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。對于便攜式電池供電設(shè)備而言，一款性能出色的低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）能夠有效提升設(shè)備的性能和續(xù)航能力。今天，我們就來深入了解一下Maxim推出的MAX1963A/MAX1976A低輸入電壓、300mA LDO穩(wěn)壓器。

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1. 器件概述

MAX1963A/MAX1976A是專為電池供電應(yīng)用設(shè)計的低壓差、高精度、低靜態(tài)電流線性穩(wěn)壓器。它們能夠在+1.62V至+3.6V的電源電壓下工作，可提供高達300mA的連續(xù)負載電流，并且具有低至100mV的壓差。輸出電壓精度高達±0.5%，預(yù)設(shè)電壓范圍為+0.75V至+3.0V。此外，這兩款器件還具備復(fù)位輸出功能，當(dāng)輸出電壓達到穩(wěn)定后，低電平有效的開漏復(fù)位輸出會保持至少2.2ms（MAX1963A）或70ms（MAX1976A）。它們采用了薄型SOT23和薄型DFN封裝，內(nèi)部的pMOS傳輸晶體管使得電源電流與負載和壓差電壓無關(guān)，非常適合便攜式電池供電設(shè)備。

2. 主要特性

2.1 低輸入電壓與高輸出電流

最低輸入電壓僅為1.62V，卻能保證300mA的輸出電流，這使得它們在低電壓環(huán)境下也能穩(wěn)定工作，為設(shè)備提供充足的電力。

2.2 高精度輸出

在負載、線路和溫度變化的情況下，輸出電壓精度仍能保持在±2.5%以內(nèi)，確保了設(shè)備的穩(wěn)定運行。

2.3 低壓差

在300mA負載下，壓差低至100mV，有效降低了功耗，提高了電源效率。

2.4 復(fù)位輸出功能

復(fù)位輸出標(biāo)志可在輸出電壓達到穩(wěn)定后保持一段時間，為系統(tǒng)提供了可靠的復(fù)位信號，有助于系統(tǒng)的穩(wěn)定啟動和運行。

2.5 電源電流獨立性

電源電流與負載和壓差電壓無關(guān)，這意味著無論負載如何變化，穩(wěn)壓器的功耗都能保持相對穩(wěn)定，延長了電池的使用壽命。

2.6 邏輯控制關(guān)機

通過邏輯控制的關(guān)機功能，可以方便地控制穩(wěn)壓器的開啟和關(guān)閉，進一步降低功耗。

2.7 保護功能

具備熱過載和短路保護功能，能夠有效保護器件在異常情況下不受損壞，提高了系統(tǒng)的可靠性。

2.8 多種封裝選擇

提供6引腳薄型SOT23（高度<1.1mm）和DFN封裝（高度<0.8mm），滿足不同應(yīng)用場景的需求。

3. 應(yīng)用領(lǐng)域

由于其出色的性能，MAX1963A/MAX1976A適用于多種設(shè)備，包括筆記本電腦、手持計算機、手機、智能/ PDA 手機、數(shù)碼相機、CD/MP3 播放器以及 PCMCIA 卡等。

4. 引腳配置與功能

4.1 引腳配置

MAX1963A/MAX1976A提供了多種引腳封裝，包括6引腳薄型SOT23、6引腳TDFN（3mm x 3mm）和8引腳TDFN（2mm x 2mm）。不同封裝的引腳功能有所不同，但主要引腳的功能基本一致。

4.2 引腳功能

• IN：穩(wěn)壓器輸入引腳，電源電壓范圍為+1.62V至+3.6V，需使用至少1uF的陶瓷電容旁路至GND。
• GND：接地引腳，同時也作為散熱片，需焊接到大面積的焊盤或電路板接地平面以提高散熱性能。
• SHDN：低電平有效的關(guān)機輸入引腳，邏輯低電平可將電源電流降低至1pA以下，連接到IN或邏輯高電平可實現(xiàn)正常工作。
• RESET：開漏、低電平有效的復(fù)位輸出引腳，在輸出達到穩(wěn)定后3.2ms（MAX1963A）或100ms（MAX1976A）后上升，當(dāng)輸出電壓低于標(biāo)稱電壓的82.5%或器件關(guān)機時立即下降。
• OUT：穩(wěn)壓器輸出引腳，可提供高達300mA的電流，需使用4.7uF的低ESR陶瓷電容旁路至GND。

5. 電氣特性

5.1 輸入輸出特性

• 輸入電壓范圍為1.62V至3.60V，輸入欠壓鎖定電壓為1.30V至1.60V。
• 輸出電壓精度在±2.5%以內(nèi)，最大輸出電流為300mA，電流限制為450mA至650mA。

  5.2 電源特性

• 接地電流在無負載時為70μA至140μA，在300mA負載時為90μA。
• 壓差在300mA負載下為100mV至200mV，負載調(diào)整率為0.02%至0.3%，線路調(diào)整率為-0.15%/V至+0.15%/V。

  5.3 噪聲與PSRR特性

• 輸出噪聲在10Hz至100kHz范圍內(nèi)為86μV RMS，電源抑制比在f < 1kHz時為70dB。

  5.4 關(guān)機與復(fù)位特性

• 關(guān)機電源電流在TA = +25°C時為0.001μA至1μA，在TA = +85°C時為0.01μA。
• SHDN輸入邏輯高電平為1.4V，低電平為0.6V，輸入偏置電流在TA = +25°C時為1nA至100nA，在TA = +85°C時為5nA。
• 復(fù)位閾值精度為80%至85%VOUT，復(fù)位輸出低電壓為1mV至100mV，復(fù)位輸出高泄漏電流在TA = +25°C時為0.001μA至1μA，在TA = +85°C時為0.01μA。
• 復(fù)位延遲時間在MAX1963A中為2.2ms至5.5ms，在MAX1976A中為70ms至160ms。

  5.5 熱保護特性

• 熱關(guān)斷溫度為+165°C，熱關(guān)斷滯后為15°C。

6. 典型工作特性

6.1 輸出電壓精度

輸出電壓精度與負載電流、溫度和輸入電壓有關(guān)。在不同的負載電流、溫度和輸入電壓條件下，輸出電壓精度會有所變化，但總體保持在較高的水平。

6.2 接地引腳電流

接地引腳電流與負載電流、輸入電壓和溫度有關(guān)。隨著負載電流的增加，接地引腳電流也會相應(yīng)增加，但增加幅度較小。

6.3 電源抑制比

電源抑制比與頻率有關(guān)，在低頻時電源抑制比較高，隨著頻率的增加，電源抑制比會逐漸降低。

6.4 壓差電壓

壓差電壓與負載電流有關(guān)，隨著負載電流的增加，壓差電壓也會相應(yīng)增加。

6.5 瞬態(tài)響應(yīng)

包括線路瞬態(tài)響應(yīng)和負載瞬態(tài)響應(yīng)。在負載電流發(fā)生階躍變化時，輸出電壓會出現(xiàn)一定的波動，但通過合理選擇電容和優(yōu)化電路設(shè)計，可以有效減小波動幅度。

7. 詳細工作原理

7.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

MAX1963A/MAX1976A主要由參考電壓源、誤差放大器、p溝道傳輸晶體管、內(nèi)部反饋分壓器和電源良好比較器組成。參考電壓源提供穩(wěn)定的參考電壓，誤差放大器將參考電壓與反饋電壓進行比較，并放大差值，控制p溝道傳輸晶體管的導(dǎo)通程度，從而調(diào)節(jié)輸出電壓。

7.2 p溝道傳輸晶體管的優(yōu)勢

采用0.33Ω（RDS(ON)）的p溝道MOSFET傳輸晶體管，與使用pnp傳輸晶體管的類似設(shè)計相比，不需要基極驅(qū)動，降低了靜態(tài)電流。在壓差狀態(tài)下，pnp基極驅(qū)動的穩(wěn)壓器會浪費大量電流，而MAX1963A/MAX1976A在重載和壓差狀態(tài)下僅消耗90μA（典型值）的靜態(tài)電流。

7.3 關(guān)機功能

將SHDN引腳拉低可進入關(guān)機狀態(tài)。在關(guān)機狀態(tài)下，輸出與輸入斷開，內(nèi)部1.5kΩ電阻將OUT引腳拉至GND，RESET引腳被主動拉低，電源電流降至1μA以下。

7.4 復(fù)位輸出功能

在電源上電、掉電和欠壓情況下，MAX1963A/MAX1976A的微處理器（μP）監(jiān)控電路會保證RESET引腳輸出低電平。當(dāng)VOUT低于復(fù)位閾值時，RESET引腳置位；當(dāng)VOUT上升到高于復(fù)位閾值后，RESET引腳至少保持tRP時間的置位狀態(tài)。

7.5 電流限制功能

MAX1963A/MAX1976A會監(jiān)控和控制傳輸晶體管的柵極電壓，將輸出電流限制在450mA（最小值）。如果輸出電流超過ILIM，輸出電壓會下降。

7.6 熱過載保護功能

當(dāng)結(jié)溫超過+165°C時，熱傳感器會關(guān)閉傳輸晶體管，使IC冷卻。當(dāng)結(jié)溫下降15°C后，熱傳感器會再次開啟傳輸晶體管，在連續(xù)熱過載情況下會產(chǎn)生脈沖輸出。為保證連續(xù)運行，結(jié)溫不得超過絕對最大結(jié)溫+150°C。

8. 應(yīng)用信息

8.1 電容選擇與穩(wěn)壓器穩(wěn)定性

為確保MAX1963A/MAX1976A在全溫度范圍內(nèi)和高達300mA的負載電流下穩(wěn)定運行，需要在輸入和輸出端連接電容。在IN和GND之間連接1μF的陶瓷電容，在OUT和GND之間連接4.7μF的低ESR陶瓷電容。輸入電容可降低輸入電源的源阻抗，輸出電容可降低噪聲、改善負載瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)定性和電源抑制比。輸出電容的等效串聯(lián)電阻（ESR）會影響穩(wěn)定性和輸出噪聲，建議使用ESR為30mΩ或更低的輸出電容，以確保穩(wěn)定性并優(yōu)化瞬態(tài)響應(yīng)。

8.2 噪聲、PSRR和瞬態(tài)響應(yīng)

MAX1963A/MAX1976A設(shè)計用于在電池供電系統(tǒng)中以低壓差和低靜態(tài)電流工作，同時保持良好的噪聲、瞬態(tài)響應(yīng)和交流抑制性能。當(dāng)從噪聲源供電時，可以通過增加輸入和輸出旁路電容的值以及采用無源濾波技術(shù)來提高電源噪聲抑制和瞬態(tài)響應(yīng)性能。負載瞬態(tài)響應(yīng)包括輸出阻抗引起的近零直流偏移和瞬態(tài)響應(yīng)兩部分，典型的負載電流從20mA到200mA的階躍變化引起的瞬態(tài)響應(yīng)為20mV。增加輸出電容的值和降低ESR可以減小過沖。

8.3 輸入輸出（壓差）電壓

穩(wěn)壓器的最小輸入輸出電壓差（壓差電壓）決定了最低可用電源電壓，在電池供電系統(tǒng)中，這決定了電池的有效使用壽命。由于MAX1963A/MAX1976A使用p溝道MOSFET傳輸晶體管，壓差電壓是漏源導(dǎo)通電阻（RDS(ON)=0.33Ω）乘以負載電流的函數(shù)。在壓差狀態(tài)下，MAX1963A/MAX1976A的接地電流降至70μA。

9. 選型指南

MAX1963A和MAX1976A提供了多種預(yù)設(shè)輸出電壓選項，用戶可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號。標(biāo)準(zhǔn)電壓選項在選型指南中以粗體顯示，如需其他輸出電壓（1.5V至4.5V之間），可聯(lián)系廠家，最小訂單數(shù)量為15,000件。

10. 總結(jié)

MAX1963A/MAX1976A低輸入電壓、300mA LDO穩(wěn)壓器憑借其低輸入電壓、高精度、低壓差、復(fù)位輸出等出色特性，為便攜式電池供電設(shè)備提供了可靠的電源解決方案。在實際應(yīng)用中，合理選擇電容、優(yōu)化電路設(shè)計以及注意熱管理等方面，可以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用類似穩(wěn)壓器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。