探索MAX8867/MAX8868：低噪聲、低 dropout 的 150mA 線性穩(wěn)壓器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。線性穩(wěn)壓器作為電源管理的核心組件，其性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。今天，我們就來(lái)深入探討一下 MAXIM 公司推出的 MAX8867/MAX8868 低噪聲、低 dropout 的 150mA 線性穩(wěn)壓器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8867/MAX8868 是專為電池供電應(yīng)用而設(shè)計(jì)的線性穩(wěn)壓器，能夠在 2.5V 至 6.5V 的輸入電壓下工作，并提供高達(dá) 150mA 的輸出電流。其典型輸出噪聲僅為 30μVRMS，在 150mA 輸出時(shí)的典型 dropout 電壓僅為 165mV。輸出電壓預(yù)設(shè)范圍為 2.5V 至 5.0V，以 100mV 為增量。

二、產(chǎn)品特性

1. 低輸出噪聲

典型輸出噪聲僅為 30μVRMS，能夠滿足對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用需求，如音頻設(shè)備、傳感器等。

2. 低 dropout 電壓

在 50mA 輸出時(shí)，dropout 電壓低至 55mV；在 150mA 輸出時(shí)，dropout 電壓為 165mV，能夠有效降低功耗，延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

3. 低靜態(tài)電流

無(wú)負(fù)載時(shí)的靜態(tài)電流低至 85μA，工作時(shí)的靜態(tài)電流低至 100μA，即使在 dropout 狀態(tài)下也能保持較低的功耗。

4. 多種保護(hù)功能

具備熱過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、反向電池保護(hù)和輸出電流限制等功能，能夠有效保護(hù)設(shè)備免受損壞。

5. 邏輯控制關(guān)機(jī)

支持 10nA 的邏輯控制關(guān)機(jī)模式，可在不需要電源時(shí)將穩(wěn)壓器置于低功耗狀態(tài)。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX8867/MAX8868 適用于多種電池供電的設(shè)備，如蜂窩電話、調(diào)制解調(diào)器、無(wú)繩電話、手持儀器、PCS 電話、掌上電腦、PCMCIA 卡和電子記事本等。

四、技術(shù)細(xì)節(jié)

1. 絕對(duì)最大額定值

• 工作溫度范圍：-40°C 至 +85°C
• 結(jié)溫：+150°C
• 存儲(chǔ)溫度：-65°C 至 +150°C
• 引腳溫度（焊接，10s）：+300°C

2. 電氣特性

• 輸入電壓范圍：2.5V 至 6.5V
• 輸出電壓精度：±1.4%
• 最大輸出電流：150mA
• 電流限制：160mA 至 390mA
• 接地引腳電流：無(wú)負(fù)載時(shí) 85μA，150mA 輸出時(shí) 100μA
• Dropout 電壓：1mA 輸出時(shí) 55mV，50mA 輸出時(shí) 120mV，150mA 輸出時(shí) 165mV
• 線路調(diào)節(jié)：±0.15%/V
• 負(fù)載調(diào)節(jié)：0.01% 至 0.04%/mA
• 輸出電壓噪聲：30μVRMS（f = 10Hz 至 100kHz，CBP = 0.01μF，COUT = 10μF）

3. 典型工作特性

文檔中提供了多個(gè)典型工作特性曲線，包括輸出電壓與負(fù)載電流、接地引腳電流與負(fù)載電流、輸出電壓與輸入電壓、輸出電壓與溫度、dropout 電壓與負(fù)載電流、電源抑制比與頻率、輸出噪聲頻譜密度與頻率等。這些曲線有助于工程師更好地了解穩(wěn)壓器在不同工作條件下的性能。

4. 引腳描述

5. 詳細(xì)工作原理

MAX8867/MAX8868 由 1.25V 參考電壓、誤差放大器、P 溝道 MOSFET 通晶體管和內(nèi)部反饋電壓分壓器組成。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，從而控制通晶體管的柵極電壓，調(diào)節(jié)輸出電壓。外部旁路電容連接到 BP 引腳可降低輸出噪聲。此外，還包括電流限制器、反向電池保護(hù)、熱傳感器和關(guān)機(jī)邏輯等功能。

五、設(shè)計(jì)考慮

1. 電容選擇

• 輸入電容：建議使用 1μF 電容，較大的電容值和較低的 ESR 可提供更好的電源噪聲抑制和線路瞬態(tài)響應(yīng)。
• 輸出電容：建議使用 1μF 至 10μF 電容，較大的輸出電容可降低噪聲、改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)定性和電源抑制比。對(duì)于某些陶瓷介質(zhì)，如 Z5U 和 Y5V，可能需要使用 2.2μF 或更大的電容以確保在低溫下的穩(wěn)定性；對(duì)于 X7R 或 X5R 介質(zhì)，1μF 通常足夠。對(duì)于高 ESR 的鉭電容，可能需要 2.2μF 或更大的電容以保持 ESR 在穩(wěn)定范圍內(nèi)。
• BP 引腳電容：使用 0.01μF 旁路電容可降低輸出電壓噪聲，增加電容值會(huì)略微降低輸出噪聲，但會(huì)增加啟動(dòng)時(shí)間。不建議使用大于 0.1μF 的電容。

2. 電源抑制比（PSRR）

在電池供電系統(tǒng)中，PSRR 在低頻下為 63dB，在 10kHz 以上逐漸下降。當(dāng)使用非電池電源時(shí)，可通過(guò)增加輸入和輸出旁路電容的值以及采用無(wú)源濾波技術(shù)來(lái)提高電源噪聲抑制和瞬態(tài)響應(yīng)。

3. 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)包括輸出阻抗引起的直流偏移和瞬態(tài)響應(yīng)兩部分。典型的負(fù)載電流從 0mA 到 50mA 的階躍變化的瞬態(tài)為 12mV。增加輸出電容的值和降低 ESR 可減少過(guò)沖。

4. 輸入 - 輸出（dropout）電壓

穩(wěn)壓器的最小輸入 - 輸出電壓差（dropout 電壓）決定了最低可用電源電壓。由于 MAX8867/MAX8868 使用 P 溝道 MOSFET 通晶體管，其 dropout 電壓是漏源導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）乘以負(fù)載電流的函數(shù)。

六、總結(jié)

MAX8867/MAX8868 是一款性能出色的低噪聲、低 dropout 線性穩(wěn)壓器，具有多種保護(hù)功能和低靜態(tài)電流，適用于多種電池供電的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用需求合理選擇電容，以確保穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性和性能。同時(shí)，要注意電源抑制比、負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和輸入 - 輸出電壓等參數(shù)，以優(yōu)化整個(gè)電源系統(tǒng)的性能。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。