深入解析Microchip TC1303/TC1304：雙輸出穩(wěn)壓器的卓越之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，電源管理是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。對于需要多電壓軌的設(shè)備，選擇一款合適的穩(wěn)壓器至關(guān)重要。Microchip的TC1303/TC1304系列雙輸出穩(wěn)壓器，以其高性能、高集成度和豐富的功能，成為眾多應(yīng)用的理想選擇。

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一、產(chǎn)品概述

TC1303/TC1304將一個500 mA同步降壓穩(wěn)壓器和一個300 mA低壓差穩(wěn)壓器（LDO）與電源良好監(jiān)測器相結(jié)合，為需要多個電源電壓的設(shè)備提供了高度集成的解決方案。這種獨(dú)特的組合為需要一個較低處理器核心電壓和一個較高偏置電壓的雙輸出電壓應(yīng)用提供了最低的系統(tǒng)成本。

二、產(chǎn)品特性

1. 雙輸出調(diào)節(jié)器

具有500 mA降壓穩(wěn)壓器和300 mA低壓差穩(wěn)壓器，能夠滿足不同負(fù)載的需求。

2. 電源良好輸出

帶有300 ms延遲，可用于處理器復(fù)位，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3. 低靜態(tài)電流

總設(shè)備靜態(tài)電流典型值為65 μA，有助于降低功耗。

4. 獨(dú)立關(guān)斷功能

TC1303的降壓和LDO輸出可獨(dú)立關(guān)斷，方便進(jìn)行電源管理。

5. 內(nèi)部補(bǔ)償

兩個輸出均采用內(nèi)部補(bǔ)償，簡化了設(shè)計過程。

6. 同步降壓穩(wěn)壓器特性

• 典型效率超過90%，提高了能源利用率。
• 2.0 MHz固定頻率PWM（重載），提供低噪聲、小尺寸解決方案。
• 自動PWM到PFM模式轉(zhuǎn)換，在輕載時降低功耗。
• 輸出電壓可調(diào)（0.8V至4.5V），也有標(biāo)準(zhǔn)固定輸出電壓可選。

  7. 低壓差穩(wěn)壓器特性

• 典型低壓差電壓為137 mV（200 mA負(fù)載）。
• 提供標(biāo)準(zhǔn)固定輸出電壓（1.5V、1.8V、2.5V、3.3V）。

  8. 電源良好功能

• TC1303A監(jiān)測降壓輸出功能。
• TC1303B監(jiān)測LDO輸出功能。
• TC1303C和TC1304監(jiān)測降壓和LDO輸出功能。

  9. 順序啟動和關(guān)斷（TC1304）

  確保系統(tǒng)的有序啟動和關(guān)閉，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

  10. 小封裝選項(xiàng)

  提供10引腳3x3 DFN或MSOP封裝，節(jié)省電路板空間。

  11. 寬工作溫度范圍

  -40°C至+125°C，適用于各種惡劣環(huán)境。

  12. 保護(hù)功能

  包括欠壓鎖定（UVLO）、輸出短路保護(hù)和過溫保護(hù)，保障設(shè)備的安全運(yùn)行。

三、電氣特性

1. 絕對最大額定值

• 輸入電壓范圍：VIN - AGND最大為6.0V。
• 其他I/O引腳電壓范圍：(AGND - 0.3V)至(VIN + 0.3V)。
• LX到PGND電壓范圍：-0.3V至(VIN + 0.3V)。
• PGND到AGND電壓范圍：-0.3V至+0.3V。
• 輸出短路電流：連續(xù)。
• 功耗：內(nèi)部限制。
• 存儲溫度范圍：-65°C至+150°C。
• 施加電源時的環(huán)境溫度范圍：-40°C至+85°C。
• 工作結(jié)溫范圍：-40°C至+125°C。
• 所有引腳的ESD保護(hù)（HBM）：3 kV。

  2. DC特性

• 輸入電壓范圍：2.7V至5.5V。
• 最大輸出電流：降壓穩(wěn)壓器500 mA，LDO 300 mA。
• 關(guān)斷電流：典型值為0.05 μA。
• 工作靜態(tài)電流：TC1303A、B典型值為65.0 μA，TC1303C、TC1304典型值為70.1 μA。
• 同步降壓穩(wěn)壓器靜態(tài)電流：典型值為38 μA。
• LDO靜態(tài)電流：典型值為46 μA。
• 關(guān)斷/UVLO/熱關(guān)斷特性：包括邏輯輸入電壓低、高，輸入泄漏電流，熱關(guān)斷溫度和滯后，欠壓鎖定電壓和滯后等參數(shù)。
• 同步降壓穩(wěn)壓器特性：輸出電壓范圍、參考反饋電壓、反饋輸入偏置電流、輸出電壓容差、線路調(diào)節(jié)、負(fù)載調(diào)節(jié)、壓差電壓、內(nèi)部振蕩器頻率、啟動時間、RDSon等參數(shù)。
• LDO輸出特性：輸出電壓容差、溫度系數(shù)、線路調(diào)節(jié)、負(fù)載調(diào)節(jié)、壓差電壓、電源抑制比、輸出噪聲等參數(shù)。
• 輸出短路電流（平均）：240 mA。
• 喚醒時間：31至100 μs。
• 建立時間：100 μs。
• 電源良好（PG）特性：電壓范圍、閾值低、閾值高、閾值滯后、閾值溫度系數(shù)、延遲時間、有效超時時間、輸出電壓低、輸出電壓高等參數(shù)。

四、典型性能曲線

文檔中提供了一系列典型性能曲線，展示了不同參數(shù)隨環(huán)境溫度、輸入電壓和輸出電流的變化情況。這些曲線對于工程師在設(shè)計過程中評估和優(yōu)化電路性能非常有幫助。例如，效率曲線可以幫助工程師選擇合適的輸入電壓和負(fù)載電流，以實(shí)現(xiàn)最高的能源利用率；靜態(tài)電流曲線可以幫助工程師評估設(shè)備在不同工作條件下的功耗。

五、引腳描述

1. TC1303引腳

• SHDN2：LDO輸出的低電平有效關(guān)斷輸入引腳。
• VIN2：LDO電源輸入引腳。
• VOUT2：LDO輸出電壓引腳。
• PG：電源良好輸出引腳。
• AGND：模擬接地引腳。
• VFB/VOUT1：降壓反饋電壓（可調(diào)版本）/降壓輸出電壓（固定版本）引腳。
• SHDN1：降壓穩(wěn)壓器輸出的低電平有效關(guān)斷輸入引腳。
• VIN1：降壓穩(wěn)壓器電源輸入引腳。
• LX：降壓電感輸出引腳。
• PGND：電源接地引腳。
• EP：DFN封裝的外露焊盤，用于散熱，電氣上連接到AGND。

  2. TC1304引腳

• SHDN：降壓穩(wěn)壓器和LDO輸出的低電平有效關(guān)斷輸入引腳，可啟動順序上下電。
• 其他引腳與TC1303類似。

六、詳細(xì)描述

1. 同步降壓穩(wěn)壓器

• 能夠在寬輸入和輸出電壓范圍內(nèi)提供500 mA連續(xù)輸出電流。
• 輸出電壓范圍為0.8V至4.5V。
• 自動選擇最有效的工作模式：重載時采用2.0 MHz固定頻率PWM模式，輕載時自動切換到PFM模式，以降低功耗。
• 輸出受過流、短路和過溫保護(hù)。

  2. 低壓差穩(wěn)壓器（LDO）

• 300 mA低壓差線性穩(wěn)壓器，只需一個1 μF外部電容即可提供穩(wěn)定的輸出電壓。
• 輸出電壓固定可選，范圍為1.5V至3.3V。
• 采用陶瓷輸出電容，具有低輸出噪聲和低成本的優(yōu)點(diǎn)。
• 典型靜態(tài)電流小于40 μA，典型壓差電壓為137 mV（200 mA負(fù)載）。
• 輸出受電流和過溫保護(hù)。

  3. 電源良好功能

• 基于降壓穩(wěn)壓器輸出電壓、LDO輸出電壓或兩者的組合生成電源良好（PG）輸出信號。
• 當(dāng)監(jiān)測的輸出電壓高于電源良好閾值（典型為94%的VOUTX）時，產(chǎn)生約262 ms的固定延遲時間。
• 當(dāng)監(jiān)測的輸出電壓低于電源良好閾值時，PG輸出信號變?yōu)榈碗娖健?/li>
• 電源良好電路在檢測到輸出電壓下降時有165 μs的延遲，有助于提高抗噪聲能力。

  4. 電源良好輸出選項(xiàng)

• TC1303A：僅監(jiān)測降壓穩(wěn)壓器輸出電壓。
• TC1303B：僅監(jiān)測LDO輸出電壓。
• TC1303C和TC1304：監(jiān)測降壓和LDO輸出電壓。

  5. TC1304順序

• TC1304具有集成的順序選項(xiàng)，通過SHDN輸入引腳控制LDO輸出和降壓穩(wěn)壓器輸出的順序啟動和關(guān)閉。
• 啟動時，先開啟LDO輸出，延遲開啟降壓穩(wěn)壓器輸出，直到LDO輸出穩(wěn)定。
• 關(guān)機(jī)時，先關(guān)閉降壓穩(wěn)壓器輸出，再關(guān)閉LDO輸出。

  6. 軟啟動

• TC1303/TC1304的兩個輸出在啟動時都受到控制，在VIN上升超過UVLO電壓或SHDN1或SHDN2啟用時，啟動過程中VOUT1或VOUT2的過沖小于1%。

  7. 過溫保護(hù)

• 集成過溫保護(hù)電路，當(dāng)結(jié)溫超過典型的165°C閾值時，設(shè)備自動關(guān)閉。
• 當(dāng)結(jié)溫冷卻到約155°C時，設(shè)備自動重啟。

七、應(yīng)用電路與問題

1. 典型應(yīng)用

• 適用于單節(jié)鋰離子電池供電應(yīng)用、USB供電應(yīng)用、三節(jié)鎳氫或鎳鎘電池應(yīng)用以及3V至5V穩(wěn)壓輸入應(yīng)用。
• 10引腳MSOP和3x3 DFN封裝提供了小尺寸和最少的外部組件。

  2. 固定輸出應(yīng)用

• 典型的VOUT1固定輸出電壓應(yīng)用，只需一個4.7 μF的VIN1陶瓷輸入電容、4.7 μF的VOUT1陶瓷電容、1.0 μF的VOUT2陶瓷電容和4.7 μH的電感。
• 輸入電壓范圍為2.7V至4.2V，VOUT1為1.5V（500 mA），VOUT2為2.5V（300 mA）。

  3. 可調(diào)輸出應(yīng)用

• 降壓穩(wěn)壓器輸出電壓可通過兩個外部電阻作為分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)。
• 推薦頂部電阻分壓器值為200 kΩ，底部電阻分壓器可根據(jù)公式計算。
• 可調(diào)輸出應(yīng)用需要額外的R - C補(bǔ)償，以確保降壓穩(wěn)壓器控制回路的穩(wěn)定性。

  4. 輸入和輸出電容選擇

• 輸入電容：建議在VIN1引腳使用至少4.7 μF的電容，對于高源阻抗或長引線的應(yīng)用，應(yīng)增加電容值。
• 輸出電容：降壓穩(wěn)壓器輸出電容推薦使用4.7 μF的低ESR電解或陶瓷電容，LDO輸出電容推薦使用1 μF的電容。

  5. 電感選擇

• 推薦使用4.7 μH的電感以降低噪聲。
• 電感的最大直流電流額定值應(yīng)至少等于降壓穩(wěn)壓器的最大負(fù)載電流加上電感紋波電流的一半。
• 電感的直流電阻應(yīng)小于200 mΩ，以提高整體效率。

  6. 熱計算

• 降壓穩(wěn)壓器輸出：通過計算功耗并應(yīng)用封裝熱阻，可以估算結(jié)溫。
• LDO輸出：內(nèi)部功耗是輸入電壓、輸出電壓和輸出電流的函數(shù)。

  7. PCB布局信息

• 分離模擬地（AGND）和電源地（PGND），以減少開關(guān)頻率噪聲對LDO輸出的影響。
• 輸入電容、降壓穩(wěn)壓器輸出電容和電感應(yīng)靠近各自的引腳，以減少走線長度。
• LDO可選輸入電容和LDO輸出電容應(yīng)連接到AGND平面。
• 模擬地平面和電源地平面應(yīng)在一點(diǎn)連接。

八、封裝信息

1. 封裝標(biāo)記信息

• 10引腳MSOP和10引腳DFN封裝有特定的標(biāo)記規(guī)則，用于表示器件型號、輸出電壓配置等信息。

  2. 封裝尺寸和圖紙

• 文檔提供了10引腳DFN和10引腳MSOP封裝的詳細(xì)尺寸和圖紙，方便工程師進(jìn)行電路板設(shè)計。

九、總結(jié)

Microchip的TC1303/TC1304系列雙輸出穩(wěn)壓器以其豐富的功能、高性能和小封裝尺寸，為需要多電壓軌的應(yīng)用提供了理想的解決方案。無論是在便攜式設(shè)備、USB供電設(shè)備還是醫(yī)療儀器等領(lǐng)域，都能發(fā)揮出色的性能。在設(shè)計過程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇輸出電壓、電容和電感等參數(shù)，并注意PCB布局，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用TC1303/TC1304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。