MAX16999：高溫應(yīng)用的超低輸出電壓、低靜態(tài)電流線性穩(wěn)壓器

在電子設(shè)計領(lǐng)域，對于高溫環(huán)境下的電源管理需求，一款性能優(yōu)異的線性穩(wěn)壓器至關(guān)重要。今天我們就來詳細(xì)探討一下 Maxim Integrated 推出的 MAX16999 線性穩(wěn)壓器，看看它在高溫應(yīng)用中是如何發(fā)揮作用的。

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一、產(chǎn)品概述

MAX16999 線性穩(wěn)壓器可在 2.5V 至 5.5V 的輸入電壓下工作，能夠提供高達(dá) 100mA 的連續(xù)負(fù)載電流，而其靜態(tài)電流通常僅約 13μA，非常適合對功耗要求較高的應(yīng)用場景。它的輸出電壓預(yù)設(shè)在 0.5V 至 3.3V 范圍內(nèi)，并且經(jīng)過內(nèi)部微調(diào)，用戶可以根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。此外，該器件還具備一個低電平有效、開漏復(fù)位輸出，當(dāng)輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，會在可編程的超時延遲時間內(nèi)保持低電平，這個超時時間可以通過連接到 CRES 引腳的外部電容進(jìn)行編程設(shè)置。同時，它還擁有邏輯控制關(guān)斷功能，以及短路和熱過載保護(hù)特性，適用于多媒體、遠(yuǎn)程信息處理和電機(jī)控制微控制器（μC）等有持續(xù)供電需求的應(yīng)用。

二、產(chǎn)品特性

1. 輸出電壓范圍

預(yù)設(shè)的 0.5V 至 3.3V 輸出電壓范圍，能夠滿足多種不同的應(yīng)用需求。無論是低電壓的芯片供電，還是對電壓要求稍高的模塊，MAX16999 都能提供合適的電壓輸出。

2. 輸出電流能力

在 (T_{A}=+125^{circ} C) 的高溫環(huán)境下，仍可提供高達(dá) 100mA 的輸出電流，這使得它在高溫應(yīng)用中表現(xiàn)出色，能夠穩(wěn)定地為負(fù)載供電。

3. 低靜態(tài)電流

僅 13μA 的靜態(tài)電流，大大降低了系統(tǒng)的功耗，延長了電池供電設(shè)備的續(xù)航時間，對于一些對功耗敏感的應(yīng)用來說非常關(guān)鍵。

4. 邏輯控制使能

通過邏輯控制使能輸入（EN），可以方便地控制穩(wěn)壓器的開啟和關(guān)閉。當(dāng) EN 為高電平時，穩(wěn)壓器開始工作，輸出電壓逐漸上升到預(yù)設(shè)值；當(dāng) EN 為低電平時，輸出變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)，輸入電源電流降至小于 0.3μA，實現(xiàn)了低功耗的待機(jī)模式。

5. 可調(diào) POR 延遲標(biāo)志

通過外部電容連接到 CRES 引腳，可以對電源上電復(fù)位（POR）的延遲時間進(jìn)行編程設(shè)置，有助于電源供電的時序控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

6. 保護(hù)功能

具備短路到地保護(hù)、熱過載保護(hù)和短路保護(hù)等功能，能夠有效保護(hù)器件和系統(tǒng)免受故障的影響，提高了系統(tǒng)的可靠性。

7. 小巧封裝

采用微小的 8 引腳 μMAX? 封裝，帶有外露焊盤，不僅節(jié)省了 PCB 空間，還能通過外露焊盤進(jìn)行散熱，提高了散熱效率。

三、電氣特性

1. 輸入電壓和輸出電壓精度

輸入工作電壓范圍為 2.5V 至 5.5V，輸出電壓精度在不同條件下都能保持在 -2.5% 至 +2.5% 之間，確保了輸出電壓的穩(wěn)定性。

2. 電流限制

輸出電流限制在 150mA（典型值），當(dāng)輸出電流超過該限制時，輸出電壓會開始下降，從而保護(hù)器件和負(fù)載。

3. 靜態(tài)電流

在不同的輸出電流下，靜態(tài)電流表現(xiàn)良好。當(dāng)輸出電流為 100μA 時，靜態(tài)電流典型值為 13μA；當(dāng)輸出電流為 100mA 時，靜態(tài)電流也能保持在較低水平。

4. 壓差電壓

在輸出電流為 80mA、輸出電壓為 3.3V 的情況下，壓差電壓典型值為 0.035V，最大值為 0.1V，這意味著在負(fù)載變化時，穩(wěn)壓器能夠保持較好的輸出電壓穩(wěn)定性。

5. 負(fù)載和線路調(diào)節(jié)

負(fù)載調(diào)節(jié)和線路調(diào)節(jié)性能都較為出色，能夠在負(fù)載電流和輸入電壓變化時，保持輸出電壓的穩(wěn)定。

6. 電源抑制比

在不同頻率下，電源抑制比表現(xiàn)良好，能夠有效抑制電源中的噪聲和干擾，提高輸出電壓的純凈度。

四、典型應(yīng)用電路

典型的應(yīng)用電路中，輸入電壓范圍為 2.5V 至 5.5V，輸出電壓范圍為 0.5V 至 3.3V。在輸入引腳（IN）和地（GND）之間需要連接一個 1μF 的陶瓷電容，以降低輸入電源的源阻抗；在輸出引腳（OUT）和地（GND）之間需要連接一個 4.7μF 的陶瓷電容，以減少噪聲、提高穩(wěn)定性和電源抑制能力。同時，通過連接到 CRES 引腳的外部電容，可以設(shè)置電源上電復(fù)位的延遲時間。

五、詳細(xì)工作原理

1. 邏輯控制使能

EN 引腳用于控制穩(wěn)壓器的工作狀態(tài)。當(dāng) EN 為高電平時，線性穩(wěn)壓器開始工作，輸出電壓逐漸上升到預(yù)設(shè)值；當(dāng) EN 為低電平時，輸出變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)，輸入電源電流降至小于 0.3μA，實現(xiàn)了低功耗的待機(jī)模式。EN 輸入通過一個 120kΩ 的內(nèi)部電阻鎖存到其最后狀態(tài)，要改變狀態(tài)需要覆蓋該鎖存。

2. POR 定時器

當(dāng)輸出電壓上升超過閾值 VRES 時，兩個內(nèi)部定時器會同時啟動。復(fù)位定時器通過上拉電流 ICRES,UP 對連接到 CRES 引腳的電容進(jìn)行充電，當(dāng) CRES 引腳上的電壓上升超過 600mV（典型值）時，RESET 引腳變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)。內(nèi)部復(fù)位定時器的時間由外部電容（CCRES）的值決定，可以通過公式 (t_{PORDELAY }=C{CRES } × 60 × 10^{3} frac{V}{A}) 進(jìn)行計算。另一個內(nèi)部故障定時器確保穩(wěn)壓器不會因為 CRES 引腳的故障（如短路）而無限期關(guān)閉，該故障定時器最長運行 100ms。邏輯塊會監(jiān)控兩個內(nèi)部定時器，以確定最短的超時時間。

3. 電流限制

當(dāng)輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，輸出電流會被限制在 150mA（典型值）。如果輸出電流超過該限制，輸出電壓會開始下降，從而保護(hù)器件和負(fù)載。

4. 熱過載保護(hù)

當(dāng)結(jié)溫超過 +165°C 時，熱傳感器會關(guān)閉通晶體管，使 IC 冷卻。當(dāng)結(jié)溫下降 15°C 后，熱傳感器會再次開啟通晶體管，在連續(xù)熱過載條件下會產(chǎn)生脈沖輸出。熱過載保護(hù)能夠在故障條件下保護(hù) MAX16999，確保其安全運行。

六、應(yīng)用信息

1. 電容選擇

為了確保 MAX16999 在全溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運行，并且能夠處理高達(dá) 100mA 的負(fù)載電流，需要在輸入和輸出引腳分別連接電容。輸入引腳（IN）和地（GND）之間連接一個 1μF 的陶瓷電容，輸出引腳（OUT）和地（GND）之間連接一個 4.7μF 的陶瓷電容。輸入電容 (C_{IN}) 可以降低輸入電源的源阻抗，輸出電容的等效串聯(lián)電阻（ESR）會影響穩(wěn)定性和輸出噪聲，建議使用 ESR 為 30mΩ 或更小的輸出電容，以確保穩(wěn)定性和優(yōu)化瞬態(tài)響應(yīng)。

2. 并聯(lián)使用

MAX16999 可以與另一個相同電壓的電源并聯(lián)使用，例如在 μC 的低功耗解決方案中，它可以作為并行的低靜態(tài)電流電源，為 μC 的核心或中斷部分在睡眠模式下供電，也可以在 μC 關(guān)閉時為定時器或存儲器供電。

七、選擇指南

MAX16999 提供了多種預(yù)設(shè)輸出電壓選項，通過不同的后綴來表示。用戶可以根據(jù)具體需求選擇合適的輸出電壓，如后綴為 05 表示輸出電壓為 0.5V，后綴為 33 表示輸出電壓為 3.3V 等。對于非標(biāo)準(zhǔn)的輸出電壓選項，需要聯(lián)系廠家確認(rèn)可用性，并且非標(biāo)準(zhǔn)選項可能需要最小 5k 的訂單量。

八、總結(jié)

MAX16999 線性穩(wěn)壓器以其超低的輸出電壓、低靜態(tài)電流、高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性能以及豐富的保護(hù)功能，成為了高溫應(yīng)用中電源管理的理想選擇。無論是在工業(yè)、多媒體、遠(yuǎn)程信息處理還是電機(jī)控制等領(lǐng)域，它都能為系統(tǒng)提供可靠的電源支持。在實際設(shè)計中，電子工程師們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇 MAX16999 的輸出電壓和相關(guān)參數(shù)，同時注意電容的選擇和電路布局，以充分發(fā)揮該器件的性能優(yōu)勢。大家在使用 MAX16999 時，有沒有遇到過什么特別的問題或者有什么獨特的應(yīng)用經(jīng)驗?zāi)兀繗g迎在評論區(qū)分享交流。