MAX15008/MAX15010：高性能的300mA LDO電壓調節器

在電子工程領域，電壓調節器是不可或缺的組件，它能夠為各種電路提供穩定的電壓。今天給大家介紹兩款優秀的300mA LDO電壓調節器——MAX15008和MAX15010，它們在性能和功能上都有著出色的表現。

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一、產品概述

MAX15008和MAX15010是集成了300mA LDO電壓調節器、電壓跟蹤器和過壓保護（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45V的負載突降瞬態電壓。

1.1 主要特性

• 300mA LDO調節器：輕載時靜態電流小于67μA，非常適合在“鑰匙關閉”條件下為始終通電的電路供電。具有獨立的使能和保持輸入，以及帶有可調節復位超時時間的微處理器（μP）復位輸出。
• 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。能夠為遠程傳感器提供高達50mA的電流，適用于工業應用中的精確比例跟蹤。有獨立的使能輸入，可在不使用時降低電源電流，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 的保護功能。
• 過壓保護（OVP）控制器（僅MAX15008）：與外部增強型n溝道MOSFET配合工作。當監測到的電壓超過可調閾值時，能迅速關閉外部MOSFET，可配置為負載斷開開關或電壓限制器。

1.2 應用場景

適用于多媒體電源等多種場景，其典型工作電路在數據手冊末尾有展示。

二、產品選型

2.1 型號對比

如果你的電路需要過壓保護功能，那么MAX15008是更好的選擇；如果不需要過壓保護，MAX15010則可以滿足基本的LDO調節和電壓跟蹤需求。

2.2 訂購信息

“+” 表示無鉛/符合RoHS標準的封裝，“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、跟蹤器和保護器關閉時，MAX15008的電源電流小于67μA；在LDO和跟蹤器開啟、保護器關閉，且LDO輸出電流為100μA時，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；若要選擇可調輸出電壓，可使用兩個外部電阻作為分壓器連接到FBLDO，計算公式為 (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：在不同負載電流下有不同的壓降，例如負載電流為300mA時，壓降為775 - 1500mV；負載電流為200mA時，壓降為520 - 1000mV。
• 輸出電流：最大輸出電流可達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 過壓保護特性（僅MAX15008）

• 過壓閾值：可通過FB_PROT進行調節，FB_PROT的上升閾值為1.235V，下降滯后為4%。
• 響應時間：從FB_PROT檢測到過壓到GATE關閉的傳播延遲小于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調節器輸出，需用一個最小22μF的低ESR電容旁路到SGND。
• OUT_TRK：跟蹤器輸出，用一個最小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）：保護器使能輸入，正常工作時連接到IN。
• RESET：低電平有效、開漏輸出的復位信號，當OUT_LDO低于復位閾值時，RESET為低電平；當OUT_LDO超過復位閾值后，RESET在復位超時時間內保持低電平，然后變為高電平。

五、詳細功能分析

5.1 控制邏輯

MAX15008/MAX15010的LDO有EN_LDO和HOLD兩個邏輯輸入，適合工業應用。例如，當點火鑰匙信號使EN_LDO為高電平時，調節器開啟；只要HOLD在初始上電后一直保持低電平，即使EN_LDO變為低電平，調節器仍會保持開啟狀態。釋放HOLD可使調節器輸出（OUT_LDO）關閉，無需外接元件即可實現自保持電路。將EN_LDO置低且HOLD置高（或不連接），可使調節器進入關斷模式，將電源電流降低到小于16μA。

5.2 過壓保護操作（僅MAX15008）

5.2.1 過壓開關模式

在此模式下，FB_PROT分壓器連接到外部MOSFET的漏極。當超過編程的過壓閾值時，內部比較器迅速將GATE拉低，關閉外部MOSFET，使電源與負載斷開。當FB_PROT的電壓降至過壓閾值以下時，MAX15008將GATE的電壓升高，重新連接負載與電源。

5.2.2 過壓限制器模式

反饋路徑由SOURCE、FB_PROT的內部比較器、內部柵極電荷泵/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節器工作。正常工作時，GATE比 (VIN) 高8.1V；當VSOURCE超過可調過壓閾值時，內部下拉開關將柵極電壓放電，迅速關閉MOSFET；當FB_PROT的電壓低于過壓閾值一個滯后量時，電荷泵重新啟動，再次打開MOSFET。

操作MAX15008處于電壓限制模式時需謹慎，因為長時間或反復的過壓事件可能導致外部MOSFET功耗過高，需采取適當的散熱措施，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、應用設計要點

6.1 設置輸出電壓

可選擇預設電壓模式或可調模式。預設電壓模式下，內部反饋電阻將線性調節器輸出電壓（VOUT_LDO）設置為5V，只需將FB_LDO連接到SGND。若要選擇1.8V至11V的可調輸出電壓，使用兩個外部電阻作為分壓器連接到FB_LDO，并根據上述公式計算輸出電壓。

6.2 設置復位超時時間

通過在CT和SGND之間連接一個電容器（CRESET）來設置復位超時時間，計算公式為 (t{RESET} = C{RESET} times V_{CTTH} / I{CT}) 。若CT不連接，則選擇內部固定的10μs超時時間。為保證復位超時精度，應使用低泄漏（<10nA）類型的電容器。

6.3 跟蹤器輸入/反饋調整

跟蹤器可由LDO輸入電源電壓或獨立電壓源供電，適用于為遠程傳感器供電，能應對工業應用中的惡劣條件。通過調整跟蹤器反饋（FB_TRK）和單獨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。可根據不同的跟蹤需求，采用不同的電阻分壓器連接方式。

6.4 設置過壓閾值（僅MAX15008）

使用FBPROT和電阻分壓器來設置所需的過壓閾值。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）。然后根據公式 (R{6}=V_{THPROT } × R{TOTAL } / V{OV }) 計算 (R{6}) 。較低的總電阻值會消耗更多功率，但能提供更好的精度和抗外部干擾能力。

6.5 輸入瞬態鉗位

過壓事件中外部MOSFET關閉時，電源路徑中的雜散電感可能導致額外的輸入電壓尖峰，超過外部MOSFET的 (V_{DSS}) 額定值或MAX15008的絕對最大額定值。可使用寬走線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路面積。為進一步保護，可添加一個額定值低于絕對最大額定值的齊納二極管或瞬態電壓抑制器（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，以承受最大預期的負載突降輸入電壓。MOSFET的導通電阻（ (R{DS(ON)}) ）應足夠低，以在滿載時保持最小的電壓降，限制MOSFET的功耗。在長時間或頻繁的過壓事件中，應選擇具有適當功率額定值的外部MOSFET。

6.7 過壓限制器模式開關頻率

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

6.8 功率耗散和結溫計算

正常工作時，MAX15008/MAX15010的內部功率耗散主要來自LDO和電壓跟蹤器。可根據相應公式計算LDO和跟蹤器的功率耗散，進而得到總功率耗散（ (P{DISS}) ）。對于長時間的過壓事件，還需考慮過壓限制器模式下的內部功率耗散貢獻（ (P{OVP}) ）。根據環境溫度（ (T{A}) ）和總功率耗散（ (P{DISS}) ），可計算結溫（ (T_{J}) ），正常工作時結溫不應超過 +150°C。

6.9 熱保護

當結溫超過 (T_{J}=+160^{circ}C) 時，MAX15008/MAX15010會關閉以冷卻；當結溫降至 +140°C時，熱傳感器會重新開啟所有啟用的模塊，在連續熱過載條件下會導致輸出循環。熱保護可防止器件因過度功耗而損壞，連續運行時不應超過絕對最大結溫額定值 +150°C。

綜上所述，MAX15008和MAX15010是功能強大、性能優異的電壓調節器，在設計時需要根據具體的應用需求和電路條件，合理選擇器件、設置參數以及進行外部元件的選擇和布局，以確保電路的穩定性和可靠性。大家在實際應用中遇到任何問題，歡迎一起交流探討。