MAX15008/MAX15010：高性能的300mA LDO電壓調(diào)節(jié)器

在電子工程領(lǐng)域，電壓調(diào)節(jié)器是不可或缺的組件，它能夠?yàn)楦鞣N電路提供穩(wěn)定的電壓。今天給大家介紹兩款優(yōu)秀的300mA LDO電壓調(diào)節(jié)器——MAX15008和MAX15010，它們?cè)谛阅芎凸δ苌隙加兄錾谋憩F(xiàn)。

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一、產(chǎn)品概述

MAX15008和MAX15010是集成了300mA LDO電壓調(diào)節(jié)器、電壓跟蹤器和過壓保護(hù)（OVP）控制器的器件（MAX15010不含OVP控制器）。這兩款器件的工作電源電壓范圍很寬，為5V至40V，并且能夠承受高達(dá)45V的負(fù)載突降瞬態(tài)電壓。

1.1 主要特性

• 300mA LDO調(diào)節(jié)器：輕載時(shí)靜態(tài)電流小于67μA，非常適合在“鑰匙關(guān)閉”條件下為始終通電的電路供電。具有獨(dú)立的使能和保持輸入，以及帶有可調(diào)節(jié)復(fù)位超時(shí)時(shí)間的微處理器（μP）復(fù)位輸出。
• 電壓跟蹤器：可精確（±3mV）跟蹤施加到其輸入的電壓，無論是來自LDO輸出還是外部源。能夠?yàn)檫h(yuǎn)程傳感器提供高達(dá)50mA的電流，適用于工業(yè)應(yīng)用中的精確比例跟蹤。有獨(dú)立的使能輸入，可在不使用時(shí)降低電源電流，還具備防止電池反接、輸出短路到電池以及輸出電壓低于地電位至 -5V 的保護(hù)功能。
• 過壓保護(hù)（OVP）控制器（僅MAX15008）：與外部增強(qiáng)型n溝道MOSFET配合工作。當(dāng)監(jiān)測(cè)到的電壓超過可調(diào)閾值時(shí)，能迅速關(guān)閉外部MOSFET，可配置為負(fù)載斷開開關(guān)或電壓限制器。

1.2 應(yīng)用場(chǎng)景

適用于多媒體電源等多種場(chǎng)景，其典型工作電路在數(shù)據(jù)手冊(cè)末尾有展示。

二、產(chǎn)品選型

2.1 型號(hào)對(duì)比

如果你的電路需要過壓保護(hù)功能，那么MAX15008是更好的選擇；如果不需要過壓保護(hù)，MAX15010則可以滿足基本的LDO調(diào)節(jié)和電壓跟蹤需求。

2.2 訂購(gòu)信息

“+” 表示無鉛/符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的封裝，“EP” 表示外露焊盤。

三、電氣特性

3.1 電源電壓和電流

• 電源電壓范圍：5V至40V，能適應(yīng)較寬的輸入電壓變化。
• 電源電流：不同工作模式下的電源電流有所不同，例如在輕載且LDO開啟、跟蹤器和保護(hù)器關(guān)閉時(shí)，MAX15008的電源電流小于67μA；在LDO和跟蹤器開啟、保護(hù)器關(guān)閉，且LDO輸出電流為100μA時(shí)，電源電流在120 - 180μA之間。

3.2 LDO特性

• 輸出電壓：可選擇固定5V輸出或1.8V至11V的可調(diào)輸出。通過將FB_LDO連接到地可選擇固定5V輸出；若要選擇可調(diào)輸出電壓，可使用兩個(gè)外部電阻作為分壓器連接到FBLDO，計(jì)算公式為 (V{OUTLDO }=V{FBLDO } timesleft(R{1}+R{2}right) / R{2}) ，其中 (V{FB underline L D O}=1.235 ~V) 且 (R{2} ≤50 k Omega) 。
• 壓降電壓：在不同負(fù)載電流下有不同的壓降，例如負(fù)載電流為300mA時(shí)，壓降為775 - 1500mV；負(fù)載電流為200mA時(shí)，壓降為520 - 1000mV。
• 輸出電流：最大輸出電流可達(dá)300mA，輸出電流限制在330 - 700mA之間。

3.3 跟蹤器特性

• 跟蹤精度：在不同的線路和負(fù)載條件下，跟蹤精度為±3mV。
• 輸出電流：最大輸出電流為50mA，輸出電流限制在85 - 115mA之間。

3.4 過壓保護(hù)特性（僅MAX15008）

• 過壓閾值：可通過FB_PROT進(jìn)行調(diào)節(jié)，F(xiàn)B_PROT的上升閾值為1.235V，下降滯后為4%。
• 響應(yīng)時(shí)間：從FB_PROT檢測(cè)到過壓到GATE關(guān)閉的傳播延遲小于0.6μs。

四、引腳配置與功能

兩款器件采用32引腳（5mm x 5mm）TQFN封裝，不同引腳具有特定的功能：

• OUT_LDO：LDO調(diào)節(jié)器輸出，需用一個(gè)最小22μF的低ESR電容旁路到SGND。
• OUT_TRK：跟蹤器輸出，用一個(gè)最小10μF的低ESR電容旁路到SGND。
• EN_LDO：LDO使能輸入，高電平有效。
• EN_TRK：跟蹤器使能輸入，高電平有效。
• EN_PROT（僅MAX15008）：保護(hù)器使能輸入，正常工作時(shí)連接到IN。
• RESET：低電平有效、開漏輸出的復(fù)位信號(hào)，當(dāng)OUT_LDO低于復(fù)位閾值時(shí)，RESET為低電平；當(dāng)OUT_LDO超過復(fù)位閾值后，RESET在復(fù)位超時(shí)時(shí)間內(nèi)保持低電平，然后變?yōu)楦唠娖健?/li>

五、詳細(xì)功能分析

5.1 控制邏輯

MAX15008/MAX15010的LDO有EN_LDO和HOLD兩個(gè)邏輯輸入，適合工業(yè)應(yīng)用。例如，當(dāng)點(diǎn)火鑰匙信號(hào)使EN_LDO為高電平時(shí)，調(diào)節(jié)器開啟；只要HOLD在初始上電后一直保持低電平，即使EN_LDO變?yōu)榈碗娖?，調(diào)節(jié)器仍會(huì)保持開啟狀態(tài)。釋放HOLD可使調(diào)節(jié)器輸出（OUT_LDO）關(guān)閉，無需外接元件即可實(shí)現(xiàn)自保持電路。將EN_LDO置低且HOLD置高（或不連接），可使調(diào)節(jié)器進(jìn)入關(guān)斷模式，將電源電流降低到小于16μA。

5.2 過壓保護(hù)操作（僅MAX15008）

5.2.1 過壓開關(guān)模式

在此模式下，F(xiàn)B_PROT分壓器連接到外部MOSFET的漏極。當(dāng)超過編程的過壓閾值時(shí)，內(nèi)部比較器迅速將GATE拉低，關(guān)閉外部MOSFET，使電源與負(fù)載斷開。當(dāng)FB_PROT的電壓降至過壓閾值以下時(shí)，MAX15008將GATE的電壓升高，重新連接負(fù)載與電源。

5.2.2 過壓限制器模式

反饋路徑由SOURCE、FB_PROT的內(nèi)部比較器、內(nèi)部柵極電荷泵/柵極下拉以及外部n溝道MOSFET組成。外部MOSFET在此模式下作為滯后電壓調(diào)節(jié)器工作。正常工作時(shí)，GATE比 (VIN) 高8.1V；當(dāng)VSOURCE超過可調(diào)過壓閾值時(shí)，內(nèi)部下拉開關(guān)將柵極電壓放電，迅速關(guān)閉MOSFET；當(dāng)FB_PROT的電壓低于過壓閾值一個(gè)滯后量時(shí)，電荷泵重新啟動(dòng)，再次打開MOSFET。

操作MAX15008處于電壓限制模式時(shí)需謹(jǐn)慎，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間或反復(fù)的過壓事件可能導(dǎo)致外部MOSFET功耗過高，需采取適當(dāng)?shù)纳岽胧?，并且要注意連接在SOURCE和地之間的電容器的紋波電流額定值。

六、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

6.1 設(shè)置輸出電壓

可選擇預(yù)設(shè)電壓模式或可調(diào)模式。預(yù)設(shè)電壓模式下，內(nèi)部反饋電阻將線性調(diào)節(jié)器輸出電壓（VOUT_LDO）設(shè)置為5V，只需將FB_LDO連接到SGND。若要選擇1.8V至11V的可調(diào)輸出電壓，使用兩個(gè)外部電阻作為分壓器連接到FB_LDO，并根據(jù)上述公式計(jì)算輸出電壓。

6.2 設(shè)置復(fù)位超時(shí)時(shí)間

通過在CT和SGND之間連接一個(gè)電容器（CRESET）來設(shè)置復(fù)位超時(shí)時(shí)間，計(jì)算公式為 (t{RESET} = C{RESET} times V_{CTTH} / I{CT}) 。若CT不連接，則選擇內(nèi)部固定的10μs超時(shí)時(shí)間。為保證復(fù)位超時(shí)精度，應(yīng)使用低泄漏（<10nA）類型的電容器。

6.3 跟蹤器輸入/反饋調(diào)整

跟蹤器可由LDO輸入電源電壓或獨(dú)立電壓源供電，適用于為遠(yuǎn)程傳感器供電，能應(yīng)對(duì)工業(yè)應(yīng)用中的惡劣條件。通過調(diào)整跟蹤器反饋（FB_TRK）和單獨(dú)的跟蹤器參考電壓輸入（ADJ），可使跟蹤器輸出低于、等于或高于主（LDO）輸出?？筛鶕?jù)不同的跟蹤需求，采用不同的電阻分壓器連接方式。

6.4 設(shè)置過壓閾值（僅MAX15008）

使用FBPROT和電阻分壓器來設(shè)置所需的過壓閾值。首先選擇總電阻 (R{TOTAL}=R{5}+R{6}) ，使其在所需過壓閾值下的總電流至少為100 x IFB_PROT（FBPROT的最大輸入偏置電流）。然后根據(jù)公式 (R{6}=V_{THPROT } × R{TOTAL } / V{OV }) 計(jì)算 (R{6}) 。較低的總電阻值會(huì)消耗更多功率，但能提供更好的精度和抗外部干擾能力。

6.5 輸入瞬態(tài)鉗位

過壓事件中外部MOSFET關(guān)閉時(shí)，電源路徑中的雜散電感可能導(dǎo)致額外的輸入電壓尖峰，超過外部MOSFET的 (V_{DSS}) 額定值或MAX15008的絕對(duì)最大額定值?？墒褂脤捵呔€來最小化電源路徑中的雜散電感，減小電源走線和返回接地路徑所包含的環(huán)路面積。為進(jìn)一步保護(hù)，可添加一個(gè)額定值低于絕對(duì)最大額定值的齊納二極管或瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）。

6.6 外部MOSFET選擇

選擇具有足夠電壓額定值（ (V{DSS}) ）的外部MOSFET，以承受最大預(yù)期的負(fù)載突降輸入電壓。MOSFET的導(dǎo)通電阻（ (R{DS(ON)}) ）應(yīng)足夠低，以在滿載時(shí)保持最小的電壓降，限制MOSFET的功耗。在長(zhǎng)時(shí)間或頻繁的過壓事件中，應(yīng)選擇具有適當(dāng)功率額定值的外部MOSFET。

6.7 過壓限制器模式開關(guān)頻率

在過壓限制器模式下，外部n溝道MOSFET在過壓事件中會(huì)不斷開關(guān)，SOURCE的輸出電壓類似于周期性鋸齒波形。通過計(jì)算三個(gè)時(shí)間間隔（ (t{1}) 、 (t{2}) 、 (t{3}) ）之和得到波形周期（ (t{OVP}) ），并可近似計(jì)算過壓限制器模式下的最壞情況內(nèi)部功耗（ (P_{OVP}) ）。

6.8 功率耗散和結(jié)溫計(jì)算

正常工作時(shí)，MAX15008/MAX15010的內(nèi)部功率耗散主要來自LDO和電壓跟蹤器。可根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算LDO和跟蹤器的功率耗散，進(jìn)而得到總功率耗散（ (P{DISS}) ）。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的過壓事件，還需考慮過壓限制器模式下的內(nèi)部功率耗散貢獻(xiàn)（ (P{OVP}) ）。根據(jù)環(huán)境溫度（ (T{A}) ）和總功率耗散（ (P{DISS}) ），可計(jì)算結(jié)溫（ (T_{J}) ），正常工作時(shí)結(jié)溫不應(yīng)超過 +150°C。

6.9 熱保護(hù)

當(dāng)結(jié)溫超過 (T_{J}=+160^{circ}C) 時(shí)，MAX15008/MAX15010會(huì)關(guān)閉以冷卻；當(dāng)結(jié)溫降至 +140°C時(shí)，熱傳感器會(huì)重新開啟所有啟用的模塊，在連續(xù)熱過載條件下會(huì)導(dǎo)致輸出循環(huán)。熱保護(hù)可防止器件因過度功耗而損壞，連續(xù)運(yùn)行時(shí)不應(yīng)超過絕對(duì)最大結(jié)溫額定值 +150°C。

綜上所述，MAX15008和MAX15010是功能強(qiáng)大、性能優(yōu)異的電壓調(diào)節(jié)器，在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和電路條件，合理選擇器件、設(shè)置參數(shù)以及進(jìn)行外部元件的選擇和布局，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到任何問題，歡迎一起交流探討。