探索MAX8875：150mA低 dropout 線性穩(wěn)壓器的卓越性能

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理至關(guān)重要，而線性穩(wěn)壓器是其中的關(guān)鍵組件之一。今天，我們將深入探討 MAXIM 公司的一款優(yōu)秀產(chǎn)品——MAX8875 150mA 低 dropout 線性穩(wěn)壓器，它在電池供電的便攜式設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用前景。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8875 是一款工作于 +2.5V 至 +6.5V 輸入范圍的低 dropout 線性穩(wěn)壓器，能夠提供高達(dá) 150mA 的輸出電流。其采用的 P 溝道 MOSFET 傳輸晶體管，使得 85μA 的電源電流與負(fù)載無(wú)關(guān)，這一特性使其成為電池供電便攜式設(shè)備的理想選擇，如 PCS 電話、手機(jī)、無(wú)繩電話和調(diào)制解調(diào)器等。

該穩(wěn)壓器具有 Power-OK（POK）輸出功能，可指示輸出是否超出調(diào)節(jié)范圍。它有多種預(yù)設(shè)輸出電壓版本可供選擇，包括 5.0V、3.3V、3.0V、2.7V、2.5V 或 1.5V。此外，還具備 1μA（最大）的關(guān)機(jī)電流、短路保護(hù)、熱關(guān)斷保護(hù)和反電池保護(hù)等功能，并且采用了微型 5 引腳 SOT23 封裝。

二、特性亮點(diǎn)

（一）實(shí)用輸出功能

• Power-OK 輸出：能夠及時(shí)反饋輸出電壓的調(diào)節(jié)狀態(tài)，方便工程師進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控和故障診斷。
• 小輸出電容：僅需 1μF 陶瓷輸出電容，優(yōu)化了電路設(shè)計(jì)，減少了電路板空間占用。

（二）精準(zhǔn)電壓與電流控制

• 預(yù)設(shè)輸出電壓：提供多種預(yù)設(shè)輸出電壓，精度可達(dá)±1%，滿足不同應(yīng)用的需求。
• 保證輸出電流：確保能夠穩(wěn)定輸出 150mA 的電流，為負(fù)載提供可靠的電源支持。

（三）低功耗與高效性能

• 低無(wú)負(fù)載電源電流：僅 85μA，有效降低了功耗，延長(zhǎng)了電池使用壽命。
• 低 dropout 電壓：在 100mA 負(fù)載下僅 110mV，在 150mA 負(fù)載下為 165mV，提高了電源效率。

（四）全面保護(hù)機(jī)制

• 熱過(guò)載和短路保護(hù)：當(dāng)出現(xiàn)過(guò)熱或短路情況時(shí)，能夠自動(dòng)保護(hù)芯片，避免損壞。
• 反電池保護(hù)：防止電池反接時(shí)對(duì)芯片造成損壞，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

（五）高電源抑制比

在 100Hz 時(shí)可達(dá) 60dB，有效抑制電源噪聲，提高了輸出電壓的穩(wěn)定性。

（六）超低關(guān)機(jī)電流

最大僅 1μA，進(jìn)一步降低了功耗，適合對(duì)功耗要求嚴(yán)格的應(yīng)用場(chǎng)景。

三、技術(shù)參數(shù)

（一）絕對(duì)最大額定值

• 電壓范圍：POK 到 GND 為 -7V 至 +7V，SHDN 到 IN 為 -7V 至 +0.3V，OUT 到 GND 為 -0.3V 至 (VIN + 0.3V)。
• 輸出短路持續(xù)時(shí)間：可無(wú)限期短路，增強(qiáng)了芯片的抗短路能力。
• 功率與溫度：5 引腳 SOT23 封裝在 +70°C 以上需按 7.1mW/°C 降額，最大功耗為 571mW；工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，結(jié)溫最大為 +150°C。

（二）電氣特性

• 輸入輸出電壓：輸入電壓范圍為 2.5V 至 6.5V，輸出電壓精度在不同條件下有所不同，最大輸出電流為 150mA。
• 電流與電壓參數(shù)：電流限制在 160mA 至 390mA 之間，接地引腳電流在不同負(fù)載下有所變化，dropout 電壓在不同負(fù)載下也有相應(yīng)的數(shù)值。
• 其他特性：線路調(diào)節(jié)率為 -0.15%/V 至 0.15%/V，負(fù)載調(diào)節(jié)率為 0.01%/mA，輸出電壓噪聲為 170μVRMS，PSRR 在 100Hz 時(shí)為 60dB。

四、典型應(yīng)用電路與引腳配置

（一）典型應(yīng)用電路

典型的工作電路中，輸入電壓范圍為 +2.5V 至 +6.5V，輸出為預(yù)設(shè)的 1.5V 至 5.0V，最大輸出電流為 150mA。需要使用 1μF 的輸入和輸出電容，同時(shí)還包括一個(gè) 100k 的電阻和相關(guān)的控制引腳連接。

（二）引腳配置

五、工作原理與詳細(xì)描述

（一）內(nèi)部結(jié)構(gòu)

MAX8875 主要由 1.25V 參考電壓源、誤差放大器、P 溝道傳輸晶體管、Power-OK 比較器和內(nèi)部反饋分壓器組成。1.25V 帶隙參考電壓連接到誤差放大器的反相輸入端，誤差放大器將參考電壓與反饋電壓進(jìn)行比較，并放大差值，從而控制傳輸晶體管的導(dǎo)通程度，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。

（二）輸出電壓設(shè)置

MAX8875 提供了多種預(yù)設(shè)輸出電壓版本，通過(guò)產(chǎn)品型號(hào)的后綴可以識(shí)別標(biāo)稱輸出電壓。例如，MAX8875EUK33 的預(yù)設(shè)輸出電壓為 3.3V。

（三）P 溝道傳輸晶體管優(yōu)勢(shì)

與使用 PNP 傳輸晶體管的類似設(shè)計(jì)相比，MAX8875 的 1.1Ω（典型值）P 溝道 MOSFET 傳輸晶體管具有明顯優(yōu)勢(shì)。它不需要基極驅(qū)動(dòng)電流，顯著降低了靜態(tài)電流，避免了 PNP 基極驅(qū)動(dòng)電流在大負(fù)載下的浪費(fèi)，從而延長(zhǎng)了電池使用壽命。

（四）Power-OK 輸出功能

當(dāng)輸出電壓超出調(diào)節(jié)范圍時(shí)，POK 輸出低電平。POK 是一個(gè)開(kāi)漏 N 溝道 MOSFET，需要連接上拉電阻到 OUT 以獲取邏輯電平。通過(guò)添加到 GND 的電容，可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位（POR）延遲功能。在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，POK 功能無(wú)效。

（五）電流限制與熱過(guò)載保護(hù)

• 電流限制：MAX8875 內(nèi)置電流限制器，可將輸出電流限制在 390mA（典型值），設(shè)計(jì)時(shí)可考慮電流限制范圍為 160mA 至 600mA，輸出可無(wú)限期短路而不損壞芯片。
• 熱過(guò)載保護(hù)：當(dāng)結(jié)溫超過(guò) 170°C 時(shí)，熱傳感器會(huì)觸發(fā)關(guān)機(jī)邏輯，關(guān)閉傳輸晶體管，使芯片冷卻。當(dāng)結(jié)溫下降 20°C 后，傳輸晶體管會(huì)再次開(kāi)啟，在連續(xù)熱過(guò)載條件下會(huì)產(chǎn)生脈沖輸出。為確保連續(xù)穩(wěn)定工作，結(jié)溫不應(yīng)超過(guò) 150°C。

（六）反向電池保護(hù)

MAX8875 具有獨(dú)特的反向電池保護(hù)功能，當(dāng) VIN 或 VSHDN 低于地電位時(shí)，可將反向電源電流限制在 1mA，并在電池反接時(shí)斷開(kāi)內(nèi)部電路和寄生二極管，防止芯片損壞。

六、應(yīng)用信息與注意事項(xiàng)

（一）電容選擇與穩(wěn)壓器穩(wěn)定性

為確保穩(wěn)壓器在全溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，并提供高達(dá) 150mA 的負(fù)載電流，對(duì)于輸出電壓≥2.5V 的情況，建議使用最小 1μF 且 ESR <0.2Ω 的陶瓷輸出電容；對(duì)于輸出電壓為 1.5V 的情況，建議使用 3.3μF 的陶瓷輸出電容。為了降低噪聲、改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)定性和電源抑制比，可使用更大容量的輸出電容，如 10μF。需要注意的是，某些陶瓷電介質(zhì)的電容和 ESR 會(huì)隨溫度變化較大，在低溫環(huán)境下可能需要增加電容容量以確保穩(wěn)定性。

（二）PSRR 與非電池電源應(yīng)用

MAX8875 在電池供電系統(tǒng)中具有低 dropout 電壓和低靜態(tài)電流的特點(diǎn)，在低頻時(shí)電源抑制比可達(dá) 60dB。通過(guò)增加輸入和輸出旁路電容的值，可以提高電源噪聲抑制能力和瞬態(tài)響應(yīng)性能。

（三）Dropout 電壓

對(duì)于輸出電壓大于最小輸入電壓（2.5V）的版本，穩(wěn)壓器的最小輸入 - 輸出電壓差（即 dropout 電壓）決定了最低可用電源電壓，在電池供電系統(tǒng)中，這將影響電池的有效使用壽命。MAX8875 的 dropout 電壓與負(fù)載電流和傳輸晶體管的導(dǎo)通電阻有關(guān)，可通過(guò)公式 (V{DROPOUT }=V{IN }-V{OUT }=RDS(ON) × I{OUT }) 計(jì)算。

七、總結(jié)

MAX8875 作為一款性能卓越的低 dropout 線性穩(wěn)壓器，憑借其豐富的特性、全面的保護(hù)機(jī)制和良好的穩(wěn)定性，在電池供電的便攜式設(shè)備中具有廣闊的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，可根據(jù)具體需求合理選擇 MAX8875 的輸出電壓版本，并注意電容選擇、電源抑制比和 dropout 電壓等關(guān)鍵參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的電源管理效果。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似穩(wěn)壓器的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。