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

在電子設備的設計中，電源管理是至關重要的一環。線性穩壓器作為電源管理的核心組件，其性能直接影響著整個系統的穩定性和可靠性。今天，我們就來深入探討一下 MAXIM 公司推出的 MAX8867/MAX8868 低噪聲、低 dropout 的 150mA 線性穩壓器。

文件下載：MAX8867.pdf

一、產品概述

MAX8867/MAX8868 是專為電池供電應用而設計的線性穩壓器，能夠在 2.5V 至 6.5V 的輸入電壓下工作，并提供高達 150mA 的輸出電流。其典型輸出噪聲僅為 30μVRMS，在 150mA 輸出時的典型 dropout 電壓僅為 165mV。輸出電壓預設范圍為 2.5V 至 5.0V，以 100mV 為增量。

二、產品特性

1. 低輸出噪聲

典型輸出噪聲僅為 30μVRMS，能夠滿足對噪聲敏感的應用需求，如音頻設備、傳感器等。

2. 低 dropout 電壓

在 50mA 輸出時，dropout 電壓低至 55mV；在 150mA 輸出時，dropout 電壓為 165mV，能夠有效降低功耗，延長電池續航時間。

3. 低靜態電流

無負載時的靜態電流低至 85μA，工作時的靜態電流低至 100μA，即使在 dropout 狀態下也能保持較低的功耗。

4. 多種保護功能

具備熱過載保護、短路保護、反向電池保護和輸出電流限制等功能，能夠有效保護設備免受損壞。

5. 邏輯控制關機

支持 10nA 的邏輯控制關機模式，可在不需要電源時將穩壓器置于低功耗狀態。

三、應用領域

MAX8867/MAX8868 適用于多種電池供電的設備，如蜂窩電話、調制解調器、無繩電話、手持儀器、PCS 電話、掌上電腦、PCMCIA 卡和電子記事本等。

四、技術細節

1. 絕對最大額定值

• 工作溫度范圍：-40°C 至 +85°C
• 結溫：+150°C
• 存儲溫度：-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：無負載時 85μA，150mA 輸出時 100μA
• Dropout 電壓：1mA 輸出時 55mV，50mA 輸出時 120mV，150mA 輸出時 165mV
• 線路調節：±0.15%/V
• 負載調節：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

文檔中提供了多個典型工作特性曲線，包括輸出電壓與負載電流、接地引腳電流與負載電流、輸出電壓與輸入電壓、輸出電壓與溫度、dropout 電壓與負載電流、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壓器在不同工作條件下的性能。

4. 引腳描述

5. 詳細工作原理

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行比較，并放大差值，從而控制通晶體管的柵極電壓，調節輸出電壓。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、熱傳感器和關機邏輯等功能。

五、設計考慮

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響應。
• 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、改善負載瞬態響應、穩定性和電源抑制比。對于某些陶瓷介質，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定性；對于 X7R 或 X5R 介質，1μF 通常足夠。對于高 ESR 的鉭電容，可能需要 2.2μF 或更大的電容以保持 ESR 在穩定范圍內。
• BP 引腳電容：使用 0.01μF 旁路電容可降低輸出電壓噪聲，增加電容值會略微降低輸出噪聲，但會增加啟動時間。不建議使用大于 0.1μF 的電容。

2. 電源抑制比（PSRR）

在電池供電系統中，PSRR 在低頻下為 63dB，在 10kHz 以上逐漸下降。當使用非電池電源時，可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來提高電源噪聲抑制和瞬態響應。

3. 負載瞬態響應

負載瞬態響應包括輸出阻抗引起的直流偏移和瞬態響應兩部分。典型的負載電流從 0mA 到 50mA 的階躍變化的瞬態為 12mV。增加輸出電容的值和降低 ESR 可減少過沖。

4. 輸入 - 輸出（dropout）電壓

穩壓器的最小輸入 - 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 電壓是漏源導通電阻（RDS(ON)）乘以負載電流的函數。

六、總結

MAX8867/MAX8868 是一款性能出色的低噪聲、低 dropout 線性穩壓器，具有多種保護功能和低靜態電流，適用于多種電池供電的應用。在設計過程中，工程師需要根據具體應用需求合理選擇電容，以確保穩壓器的穩定性和性能。同時，要注意電源抑制比、負載瞬態響應和輸入 - 輸出電壓等參數，以優化整個電源系統的性能。大家在實際應用中是否遇到過類似穩壓器的設計挑戰呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。