MAX8865/MAX8866：雙路低 dropout 100mA 線性穩(wěn)壓器的深度解析

一、引言

在電池供電的便攜式設(shè)備領(lǐng)域，如手機(jī)、無繩電話和調(diào)制解調(diào)器等，對電源管理芯片的要求越來越高。既要保證低功耗以延長電池續(xù)航，又要提供穩(wěn)定的輸出電壓。MAXIM 公司的 MAX8865 和 MAX8866 雙路低 dropout 線性穩(wěn)壓器就是這樣一款滿足需求的產(chǎn)品。下面我們就來詳細(xì)了解一下這款產(chǎn)品。

文件下載：MAX8865.pdf

二、產(chǎn)品概述

2.1 基本參數(shù)

MAX8865 和 MAX8866 工作在 +2.5V 至 +5.5V 的輸入電壓范圍，能夠提供高達(dá) 100mA 的輸出電流。在 200mA 的總負(fù)載下，PMOS 傳輸晶體管能將電源電流保持在 145μA，這使得它們非常適合電池供電的便攜式設(shè)備。

2.2 工作模式

這兩款器件具有 Dual Mode? 工作模式，輸出電壓可以預(yù)設(shè)（“T” 版本為 3.15V，“S” 版本為 2.84V，“R” 版本為 2.80V），也可以通過外部電阻分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.3 其他特性

還具備獨(dú)立的低功耗關(guān)斷、短路保護(hù)、熱關(guān)斷保護(hù)和反電池保護(hù)等功能。其中，MAX8866 還包括自動(dòng)放電功能，當(dāng)器件進(jìn)入關(guān)斷模式時(shí)，會將選定的輸出電壓主動(dòng)放電至地。兩款器件均采用微型 8 引腳 μMAX 封裝。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

四、典型工作電路

典型工作電路中，輸入電壓通過電容濾波后進(jìn)入穩(wěn)壓器，輸出電壓通過電容進(jìn)行旁路。具體電路如下：

五、產(chǎn)品特性

5.1 低成本

在滿足性能要求的同時(shí)，降低了設(shè)計(jì)成本，適合大規(guī)模應(yīng)用。

5.2 低 dropout 電壓

在 50mA 輸出電流時(shí)，dropout 電壓低至 55mV，能夠在較低的輸入輸出電壓差下正常工作。

5.3 低電源電流

無負(fù)載時(shí)電源電流低至 105μA，工作時(shí)電源電流低至 145μA，有效降低了功耗。

5.4 低輸出噪聲

輸出噪聲低至 350μVRMS，為對噪聲敏感的電路提供了穩(wěn)定的電源。

5.5 獨(dú)立關(guān)斷控制

可以獨(dú)立控制每個(gè)輸出的關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)低功耗管理。

5.6 保護(hù)功能

具備熱過載保護(hù)、輸出電流限制和反電池保護(hù)等功能，提高了產(chǎn)品的可靠性。

5.7 雙模式操作

輸出電壓可以固定或調(diào)節(jié)（1.25V 至 5.5V），滿足不同的應(yīng)用需求。

六、訂購信息

七、引腳配置

八、詳細(xì)工作原理

8.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

MAX8865/MAX8866 有一個(gè) 1.25V 參考電壓和兩個(gè)獨(dú)立的線性穩(wěn)壓器。每個(gè)線性穩(wěn)壓器由誤差放大器、MOSFET 驅(qū)動(dòng)器、P 溝道傳輸晶體管、Dual Mode? 比較器和內(nèi)部反饋分壓器組成。

8.2 工作過程

1.25V 帶隙參考電壓連接到誤差放大器的反相輸入端。誤差放大器將參考電壓與選定的反饋電壓進(jìn)行比較，并放大差值。MOSFET 驅(qū)動(dòng)器讀取誤差信號，并對 P 溝道傳輸晶體管施加適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)。如果反饋電壓低于參考電壓，傳輸晶體管的柵極被拉低，允許更多電流通過，從而提高輸出電壓；如果反饋電壓過高，傳輸晶體管的柵極被拉高，允許較少電流通過輸出。

8.3 輸出電壓選擇

• 預(yù)設(shè)電壓模式：通過將 SET_ 連接到地，內(nèi)部微調(diào)的反饋電阻將 MAX886_R 輸出設(shè)置為 2.80V，MAX886_S 輸出設(shè)置為 2.84V，MAX886_T 輸出設(shè)置為 3.15V。
• 可調(diào)模式：使用兩個(gè)外部電阻作為分壓器連接到 SET，可以選擇 1.25V 至 5.5V 的輸出電壓。輸出電壓由公式 (V{OUT} = V{SET_}(1 + R_1 / R2)) 確定，其中 (V{SET_} = 1.25V)。

8.4 關(guān)斷功能

SHDN_ 引腳的低電平輸入可單獨(dú)關(guān)閉兩個(gè)輸出之一。在關(guān)斷模式下，選定的傳輸晶體管、控制電路和所有偏置都被關(guān)閉。當(dāng)兩個(gè)部分都關(guān)閉時(shí)，參考電壓和熱關(guān)斷也會關(guān)閉，電源電流通常降至 0.16nA。

8.5 電流限制

每個(gè)輸出部分都有一個(gè)電流限制器，用于監(jiān)測和控制傳輸晶體管的柵極電壓，將輸出電流限制在約 220mA。設(shè)計(jì)時(shí)，電流限制應(yīng)考慮在 120mA（最小值）至 320mA（最大值）之間。

8.6 熱過載保護(hù)

當(dāng)結(jié)溫超過 (T_J = +170^{circ}C) 時(shí)，熱傳感器會向關(guān)斷邏輯發(fā)送信號，關(guān)閉傳輸晶體管，使 IC 冷卻。當(dāng) IC 的結(jié)溫通常冷卻 20°C 后，熱傳感器會再次打開傳輸晶體管，在連續(xù)熱過載條件下會產(chǎn)生脈沖輸出。

8.7 反向電池保護(hù)

當(dāng) VIN 或 V_SHDN__ 低于地時(shí)，MAX8865/MAX8866 有獨(dú)特的保護(hù)方案，將反向電源電流限制在小于 1mA。該電路監(jiān)測這些引腳的極性，當(dāng)電池反向時(shí)，斷開內(nèi)部電路和寄生二極管，防止設(shè)備過熱和損壞電池。

九、應(yīng)用信息

9.1 電容選擇和穩(wěn)壓器穩(wěn)定性

通常在 MAX8865/MAX8866 的輸入使用兩個(gè) 1μF 表面貼裝陶瓷電容，每個(gè)輸出使用一個(gè) 1μF 表面貼裝陶瓷電容。較大的輸入電容值和較低的 ESR 可提供更好的電源噪聲抑制和瞬態(tài)響應(yīng)。如果預(yù)計(jì)有大的快速瞬變，且設(shè)備距離電源有幾英寸遠(yuǎn)，則可能需要更高值的輸入電容（10μF）。使用大輸出電容可改善負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)定性和電源抑制。

9.2 噪聲

MAX8865/MAX8866 在正常工作時(shí)表現(xiàn)出 350μVRMS 的噪聲。在使用包含大于 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用中，需要考慮 ADC 的電源抑制規(guī)格。

9.3 電源抑制和非電池電源操作

MAX8865/MAX8866 設(shè)計(jì)用于在電池供電系統(tǒng)中提供低 dropout 電壓和低靜態(tài)電流。在低頻時(shí)電源抑制為 60dB，高于 400Hz 時(shí)開始下降。當(dāng)頻率高于 100kHz 時(shí)，輸出電容是抑制電源噪聲的主要因素。在使用非電池電源時(shí)，可通過增加輸入和輸出電容的值，并使用無源濾波技術(shù)來改善電源噪聲抑制和瞬態(tài)響應(yīng)。

9.4 負(fù)載瞬態(tài)考慮

MAX8865/MAX8866 的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)圖顯示了輸出響應(yīng)的兩個(gè)組成部分：由于不同負(fù)載電流導(dǎo)致的輸出電壓直流偏移和瞬態(tài)響應(yīng)。負(fù)載電流從 0mA 到 50mA 的階躍變化時(shí)，典型過沖為 12mV。增加輸出電容的值并降低其 ESR 可衰減瞬態(tài)尖峰。

9.5 交叉調(diào)節(jié)

交叉調(diào)節(jié)是指一個(gè)輸出電壓在另一個(gè)輸出負(fù)載變化時(shí)的變化。對于 MAX8865/MAX8866，一側(cè)負(fù)載從 0mA 到 50mA 變化時(shí)，交叉調(diào)節(jié)導(dǎo)致的輸出電壓變化小于 1mV。如果一個(gè)輸出的功耗導(dǎo)致結(jié)溫超過 125°C，需要確保另一個(gè)輸出有 100μA 的最小負(fù)載電流以保證調(diào)節(jié)。

9.6 輸入 - 輸出（dropout）電壓

穩(wěn)壓器的最小輸入 - 輸出電壓差（或 dropout 電壓）決定了最低可用電源電壓。在電池供電系統(tǒng)中，這將決定電池的有用壽命結(jié)束電壓。由于 MAX8865/MAX8866 使用 P 溝道 MOSFET 傳輸晶體管，其 dropout 電壓是 RDS(ON) 乘以負(fù)載電流的函數(shù)。

十、芯片信息

十一、總結(jié)

MAX8865 和 MAX8866 雙路低 dropout 線性穩(wěn)壓器以其低功耗、穩(wěn)定的輸出電壓、豐富的保護(hù)功能和靈活的輸出電壓選擇，成為電池供電便攜式設(shè)備電源管理的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇電容、設(shè)置輸出電壓，并注意熱管理和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)等問題。大家在使用過程中有沒有遇到過什么問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。