MAX8559：雙路300mA低噪聲線性穩(wěn)壓器的卓越之選

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，電源管理是至關(guān)重要的一環(huán)。一款性能出色的線性穩(wěn)壓器能夠?yàn)樵O(shè)備提供穩(wěn)定、低噪聲的電源，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。今天，我們就來深入了解一下MAX8559這款雙路300mA低噪聲線性穩(wěn)壓器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX8559是一款雙路、低噪聲、低壓差（LDO）線性穩(wěn)壓器，其輸入電壓范圍為2.5V至6.5V，能夠提供至少300mA的連續(xù)輸出電流。它具有低輸出噪聲和僅60mV（在100mA負(fù)載下）的低壓差特性。典型輸出噪聲為32μVRMS，在10kHz時(shí)電源抑制比（PSRR）達(dá)到70dB。

該穩(wěn)壓器采用內(nèi)部P溝道MOSFET傳輸晶體管設(shè)計(jì)，每個(gè)LDO的電源電流低至115μA，且與負(fù)載電流和壓差電壓無關(guān)。此外，它還具備短路保護(hù)和熱關(guān)斷保護(hù)功能。MAX8559包含兩個(gè)獨(dú)立的邏輯控制關(guān)斷輸入，并且可以在不使用旁路電容的情況下工作，進(jìn)一步減小了整體解決方案的尺寸。它提供微型8凸點(diǎn)UCSP?（2mm x 1mm）或8引腳TDFN（3mm x 3mm）封裝。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX8559的應(yīng)用范圍十分廣泛，包括但不限于以下領(lǐng)域：

1. 移動(dòng)設(shè)備：如蜂窩和無繩電話、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）和掌上電腦、筆記本電腦等。
2. 影像設(shè)備：數(shù)碼相機(jī)。
3. 電腦配件：PCMCIA卡、無線局域網(wǎng)卡。
4. 手持儀器：各類手持測(cè)量儀器。

三、產(chǎn)品特性

3.1 雙路低壓差穩(wěn)壓器

具備兩個(gè)獨(dú)立的低壓差穩(wěn)壓器，能夠?yàn)椴煌呢?fù)載提供穩(wěn)定的電源。

3.2 低輸出噪聲

典型輸出噪聲僅為32μVRMS，能夠滿足對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用需求。

3.3 高輸出電流

每個(gè)LDO可提供300mA的輸出電流，能夠滿足大多數(shù)負(fù)載的功率需求。

3.4 高電源抑制比

在10kHz時(shí)PSRR達(dá)到70dB，能夠有效抑制電源中的紋波和噪聲。

3.5 獨(dú)立關(guān)斷控制

兩個(gè)LDO具有獨(dú)立的關(guān)斷控制輸入，方便用戶根據(jù)需要進(jìn)行電源管理。

3.6 低壓差

在100mA負(fù)載下，壓差僅為60mV，能夠提高電源效率。

3.7 低工作電源電流

每個(gè)LDO的工作電源電流低至115μA，有助于降低功耗。

3.8 工廠預(yù)設(shè)輸出電壓

提供1.5V至3.3V的工廠預(yù)設(shè)輸出電壓，方便用戶選擇。

3.9 小陶瓷輸出電容

可以使用小陶瓷輸出電容，減小電路板空間。

3.10 輸出電流限制

具備輸出電流限制功能，保護(hù)穩(wěn)壓器和負(fù)載免受過大電流的損害。

3.11 熱過載和短路保護(hù)

能夠在過熱或短路情況下自動(dòng)保護(hù)，提高設(shè)備的可靠性。

3.12 高功率耗散能力

TDFN封裝具有1.95W的功率耗散能力，能夠在高負(fù)載情況下正常工作。

3.13 小尺寸封裝

UCSP封裝的占地面積僅為2mm2，適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用。

四、電氣特性

4.1 輸入電壓范圍

輸入電壓范圍為2.5V至6.5V，能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境。

4.2 欠壓鎖定閾值

欠壓鎖定閾值典型值為2.35V，具有40mV的遲滯。

4.3 輸出電壓精度

在不同的溫度和負(fù)載條件下，輸出電壓精度在±1%至±3%之間。

4.4 最大輸出電流

每個(gè)LDO的最大輸出電流為300mA。

4.5 輸出電流限制

輸出電流限制在310mA至920mA之間，確保穩(wěn)壓器的安全運(yùn)行。

4.6 接地電流

在無負(fù)載和一個(gè)LDO關(guān)斷的情況下，接地電流為115μA；在兩個(gè)LDO均有100mA負(fù)載時(shí)，接地電流為220μA。

4.7 壓差電壓

在1mA負(fù)載下，壓差電壓為0.6mV；在100mA負(fù)載下，壓差電壓為60mV。

4.8 線路調(diào)節(jié)

線路調(diào)節(jié)率為±0.15%/V，能夠保證輸出電壓的穩(wěn)定性。

4.9 輸出電壓噪聲

在100Hz至100kHz范圍內(nèi)，輸出電壓噪聲為32μVRMS（使用0.01μF旁路電容）。

4.10 電源抑制比

在10kHz時(shí)，電源抑制比為70dB。

4.11 關(guān)斷特性

關(guān)斷時(shí)，電源電流低至0.01μA（在25°C時(shí)）。

五、典型工作特性

5.1 接地電流與溫度、電源電壓和負(fù)載電流的關(guān)系

通過典型工作特性曲線可以看出，接地電流隨著溫度、電源電壓和負(fù)載電流的變化而變化。在不同的工作條件下，接地電流的變化范圍較小，說明穩(wěn)壓器具有較好的穩(wěn)定性。

5.2 輸出電壓精度與負(fù)載電流和溫度的關(guān)系

輸出電壓精度在不同的負(fù)載電流和溫度條件下保持在一定的范圍內(nèi)，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。

5.3 壓差電壓與負(fù)載電流的關(guān)系

壓差電壓隨著負(fù)載電流的增加而增加，但在輕負(fù)載時(shí)壓差電壓較低，說明穩(wěn)壓器在不同負(fù)載條件下都具有較好的性能。

5.4 電源抑制比與頻率的關(guān)系

電源抑制比在不同的頻率下表現(xiàn)良好，能夠有效抑制電源中的紋波和噪聲。

六、引腳描述

6.1 INA和INB

LDO A和LDO B的調(diào)節(jié)器輸入，輸入電壓范圍為2.5V至6.5V，需要用陶瓷電容旁路到地。

6.2 SHDNA和SHDNB

關(guān)斷輸入，邏輯低電平可以分別關(guān)斷LDO A和LDO B。當(dāng)兩個(gè)關(guān)斷輸入都為低電平時(shí)，兩個(gè)穩(wěn)壓器和內(nèi)部參考電壓都關(guān)閉，電源電流降低至10nA（典型值）。

6.3 OUTA和OUTB

LDO A和LDO B的輸出，每個(gè)輸出可以提供高達(dá)300mA的連續(xù)電流，需要用陶瓷電容旁路到地。在關(guān)斷時(shí)，輸出通過385Ω電阻內(nèi)部放電到地。

6.4 BP

參考噪聲旁路，使用0.01μF的低泄漏陶瓷電容旁路可以降低兩個(gè)輸出的噪聲。

6.5 GND

接地引腳。

6.6 EP（僅TDFN封裝）

外露焊盤，連接到接地平面，起到散熱的作用。

七、詳細(xì)工作原理

7.1 反饋控制回路

MAX8559的反饋控制回路使用1.25V的帶隙參考電壓，誤差放大器將參考電壓與反饋電壓進(jìn)行比較，并放大差值。根據(jù)比較結(jié)果，調(diào)整傳輸晶體管的柵極電壓，從而控制輸出電壓的穩(wěn)定。

7.2 內(nèi)部P溝道傳輸晶體管

采用P溝道MOSFET傳輸晶體管，相比PNP傳輸晶體管具有諸多優(yōu)勢(shì)，如更長的電池壽命、更低的靜態(tài)電流等。PNP基穩(wěn)壓器在壓差時(shí)會(huì)浪費(fèi)大量電流，而P溝道MOSFET的壓差電壓與負(fù)載電流成正比，在重負(fù)載時(shí)具有較低的壓差電壓。

7.3 電流限制

每個(gè)穩(wěn)壓器輸出都有獨(dú)立的電流限制器，能夠監(jiān)測(cè)和控制傳輸晶體管的柵極電壓，將輸出電流限制在310mA（最小值）。即使輸出短路到地也不會(huì)損壞器件。

7.4 低噪聲操作

通過在BP引腳使用外部0.01μF旁路電容和內(nèi)部電阻構(gòu)成低通濾波器，能夠有效降低輸出電壓噪聲。如果對(duì)輸出噪聲要求不高，可以去除BP電容以減小整體解決方案的尺寸和成本。

7.5 關(guān)斷功能

MAX8559具有獨(dú)立的關(guān)斷控制輸入，通過將SHDNA或SHDNB拉低可以分別關(guān)斷相應(yīng)的LDO。當(dāng)兩個(gè)關(guān)斷輸入都為低電平時(shí)，整個(gè)芯片關(guān)閉，電源電流降低至0.01μA。

7.6 熱過載保護(hù)

每個(gè)穩(wěn)壓器都有獨(dú)立的熱探測(cè)器，當(dāng)結(jié)溫超過160°C時(shí)，傳輸晶體管關(guān)閉，使IC冷卻。當(dāng)結(jié)溫下降10°C后，傳輸晶體管再次開啟，在連續(xù)熱過載條件下會(huì)產(chǎn)生脈沖輸出。

八、應(yīng)用信息

8.1 電容選擇和穩(wěn)壓器穩(wěn)定性

對(duì)于負(fù)載電流高達(dá)150mA的情況，可以使用單個(gè)2.2μF電容旁路MAX8559的兩個(gè)輸入，每個(gè)輸出使用2.2μF電容旁路。對(duì)于負(fù)載電流高達(dá)300mA的情況，輸入和輸出電容應(yīng)至少為4.7μF。需要注意的是，某些陶瓷電介質(zhì)的電容和ESR會(huì)隨溫度變化較大，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的電介質(zhì)。

8.2 PSRR和非電池電源操作

MAX8559在電池供電系統(tǒng)中具有低壓差和低靜態(tài)電流的特點(diǎn)。在10kHz時(shí)，電源抑制比為70dB。當(dāng)使用非電池電源時(shí)，可以通過增加輸入和輸出旁路電容的值以及采用被動(dòng)RC或CRC濾波技術(shù)來提高電源噪聲抑制和瞬態(tài)響應(yīng)。

8.3 負(fù)載瞬態(tài)考慮

MAX8559的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)曲線顯示，輸出響應(yīng)包括由于不同負(fù)載電流引起的輸出電壓直流偏移和瞬態(tài)響應(yīng)。典型的負(fù)載電流從10μA到100mA的階躍變化時(shí)，過沖為15mV。可以通過增加輸出電容的值和減小其ESR來衰減瞬態(tài)尖峰。

8.4 壓差電壓

穩(wěn)壓器的最小輸入輸出電壓差（壓差電壓）決定了最低可用電源電壓。由于MAX8559使用內(nèi)部P溝道MOSFET傳輸晶體管，其壓差電壓是漏源導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）乘以負(fù)載電流的函數(shù)。

8.5 計(jì)算UCSP封裝的最大輸出功率

MAX8559的最大輸出功率受封裝的最大功耗限制。通過計(jì)算封裝的功耗作為輸入電壓、輸出電壓和輸出電流的函數(shù)，可以得到最大輸入電壓。最大功耗不應(yīng)超過封裝的最大額定功率。

九、布局指南

由于大多數(shù)應(yīng)用對(duì)輸出噪聲和輸出電壓精度要求較高，因此需要進(jìn)行精心的PCB布局?？梢允褂迷u(píng)估套件（MAX8559EVKIT）來加快設(shè)計(jì)。以下是一些布局指南：

1. 縮短路徑：盡可能縮短輸入和輸出路徑，特別是接地端子。
2. 增強(qiáng)散熱：使用厚銅PCB板（2oz vs. 1oz）來增強(qiáng)散熱能力。
3. 靠近電容：將輸出、輸入和旁路電容盡可能靠近IC放置。
4. 遠(yuǎn)離噪聲源：確保到BP引腳和BP電容的走線遠(yuǎn)離噪聲源，以確保低輸出電壓噪聲。

十、總結(jié)

MAX8559是一款性能出色的雙路300mA低噪聲線性穩(wěn)壓器，具有低輸出噪聲、低壓差、高電源抑制比等優(yōu)點(diǎn)。它適用于多種應(yīng)用領(lǐng)域，能夠?yàn)殡娮釉O(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電源。在設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的封裝和電容，進(jìn)行合理的PCB布局，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。你在使用線性穩(wěn)壓器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。