深入解析Microchip TC1303/TC1304：雙輸出穩(wěn)壓器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。對(duì)于需要多電壓軌的設(shè)備，選擇一款合適的穩(wěn)壓器至關(guān)重要。Microchip的TC1303/TC1304系列雙輸出穩(wěn)壓器，以其高性能、高集成度和豐富的功能，成為眾多應(yīng)用的理想選擇。

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一、產(chǎn)品概述

TC1303/TC1304將一個(gè)500 mA同步降壓穩(wěn)壓器和一個(gè)300 mA低壓差穩(wěn)壓器（LDO）與電源良好監(jiān)測(cè)器相結(jié)合，為需要多個(gè)電源電壓的設(shè)備提供了高度集成的解決方案。這種獨(dú)特的組合為需要一個(gè)較低處理器核心電壓和一個(gè)較高偏置電壓的雙輸出電壓應(yīng)用提供了最低的系統(tǒng)成本。

二、產(chǎn)品特性

1. 雙輸出調(diào)節(jié)器

具有500 mA降壓穩(wěn)壓器和300 mA低壓差穩(wěn)壓器，能夠滿足不同負(fù)載的需求。

2. 電源良好輸出

帶有300 ms延遲，可用于處理器復(fù)位，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3. 低靜態(tài)電流

總設(shè)備靜態(tài)電流典型值為65 μA，有助于降低功耗。

4. 獨(dú)立關(guān)斷功能

TC1303的降壓和LDO輸出可獨(dú)立關(guān)斷，方便進(jìn)行電源管理。

5. 內(nèi)部補(bǔ)償

兩個(gè)輸出均采用內(nèi)部補(bǔ)償，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。

6. 同步降壓穩(wěn)壓器特性

• 典型效率超過(guò)90%，提高了能源利用率。
• 2.0 MHz固定頻率PWM（重載），提供低噪聲、小尺寸解決方案。
• 自動(dòng)PWM到PFM模式轉(zhuǎn)換，在輕載時(shí)降低功耗。
• 輸出電壓可調(diào)（0.8V至4.5V），也有標(biāo)準(zhǔn)固定輸出電壓可選。

  7. 低壓差穩(wěn)壓器特性

• 典型低壓差電壓為137 mV（200 mA負(fù)載）。
• 提供標(biāo)準(zhǔn)固定輸出電壓（1.5V、1.8V、2.5V、3.3V）。

  8. 電源良好功能

• TC1303A監(jiān)測(cè)降壓輸出功能。
• TC1303B監(jiān)測(cè)LDO輸出功能。
• TC1303C和TC1304監(jiān)測(cè)降壓和LDO輸出功能。

  9. 順序啟動(dòng)和關(guān)斷（TC1304）

  確保系統(tǒng)的有序啟動(dòng)和關(guān)閉，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

  10. 小封裝選項(xiàng)

  提供10引腳3x3 DFN或MSOP封裝，節(jié)省電路板空間。

  11. 寬工作溫度范圍

  -40°C至+125°C，適用于各種惡劣環(huán)境。

  12. 保護(hù)功能

  包括欠壓鎖定（UVLO）、輸出短路保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)，保障設(shè)備的安全運(yùn)行。

三、電氣特性

1. 絕對(duì)最大額定值

• 輸入電壓范圍：VIN - AGND最大為6.0V。
• 其他I/O引腳電壓范圍：(AGND - 0.3V)至(VIN + 0.3V)。
• LX到PGND電壓范圍：-0.3V至(VIN + 0.3V)。
• PGND到AGND電壓范圍：-0.3V至+0.3V。
• 輸出短路電流：連續(xù)。
• 功耗：內(nèi)部限制。
• 存儲(chǔ)溫度范圍：-65°C至+150°C。
• 施加電源時(shí)的環(huán)境溫度范圍：-40°C至+85°C。
• 工作結(jié)溫范圍：-40°C至+125°C。
• 所有引腳的ESD保護(hù)（HBM）：3 kV。

  2. DC特性

• 輸入電壓范圍：2.7V至5.5V。
• 最大輸出電流：降壓穩(wěn)壓器500 mA，LDO 300 mA。
• 關(guān)斷電流：典型值為0.05 μA。
• 工作靜態(tài)電流：TC1303A、B典型值為65.0 μA，TC1303C、TC1304典型值為70.1 μA。
• 同步降壓穩(wěn)壓器靜態(tài)電流：典型值為38 μA。
• LDO靜態(tài)電流：典型值為46 μA。
• 關(guān)斷/UVLO/熱關(guān)斷特性：包括邏輯輸入電壓低、高，輸入泄漏電流，熱關(guān)斷溫度和滯后，欠壓鎖定電壓和滯后等參數(shù)。
• 同步降壓穩(wěn)壓器特性：輸出電壓范圍、參考反饋電壓、反饋輸入偏置電流、輸出電壓容差、線路調(diào)節(jié)、負(fù)載調(diào)節(jié)、壓差電壓、內(nèi)部振蕩器頻率、啟動(dòng)時(shí)間、RDSon等參數(shù)。
• LDO輸出特性：輸出電壓容差、溫度系數(shù)、線路調(diào)節(jié)、負(fù)載調(diào)節(jié)、壓差電壓、電源抑制比、輸出噪聲等參數(shù)。
• 輸出短路電流（平均）：240 mA。
• 喚醒時(shí)間：31至100 μs。
• 建立時(shí)間：100 μs。
• 電源良好（PG）特性：電壓范圍、閾值低、閾值高、閾值滯后、閾值溫度系數(shù)、延遲時(shí)間、有效超時(shí)時(shí)間、輸出電壓低、輸出電壓高等參數(shù)。

四、典型性能曲線

文檔中提供了一系列典型性能曲線，展示了不同參數(shù)隨環(huán)境溫度、輸入電壓和輸出電流的變化情況。這些曲線對(duì)于工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中評(píng)估和優(yōu)化電路性能非常有幫助。例如，效率曲線可以幫助工程師選擇合適的輸入電壓和負(fù)載電流，以實(shí)現(xiàn)最高的能源利用率；靜態(tài)電流曲線可以幫助工程師評(píng)估設(shè)備在不同工作條件下的功耗。

五、引腳描述

1. TC1303引腳

• SHDN2：LDO輸出的低電平有效關(guān)斷輸入引腳。
• VIN2：LDO電源輸入引腳。
• VOUT2：LDO輸出電壓引腳。
• PG：電源良好輸出引腳。
• AGND：模擬接地引腳。
• VFB/VOUT1：降壓反饋電壓（可調(diào)版本）/降壓輸出電壓（固定版本）引腳。
• SHDN1：降壓穩(wěn)壓器輸出的低電平有效關(guān)斷輸入引腳。
• VIN1：降壓穩(wěn)壓器電源輸入引腳。
• LX：降壓電感輸出引腳。
• PGND：電源接地引腳。
• EP：DFN封裝的外露焊盤，用于散熱，電氣上連接到AGND。

  2. TC1304引腳

• SHDN：降壓穩(wěn)壓器和LDO輸出的低電平有效關(guān)斷輸入引腳，可啟動(dòng)順序上下電。
• 其他引腳與TC1303類似。

六、詳細(xì)描述

1. 同步降壓穩(wěn)壓器

• 能夠在寬輸入和輸出電壓范圍內(nèi)提供500 mA連續(xù)輸出電流。
• 輸出電壓范圍為0.8V至4.5V。
• 自動(dòng)選擇最有效的工作模式：重載時(shí)采用2.0 MHz固定頻率PWM模式，輕載時(shí)自動(dòng)切換到PFM模式，以降低功耗。
• 輸出受過(guò)流、短路和過(guò)溫保護(hù)。

  2. 低壓差穩(wěn)壓器（LDO）

• 300 mA低壓差線性穩(wěn)壓器，只需一個(gè)1 μF外部電容即可提供穩(wěn)定的輸出電壓。
• 輸出電壓固定可選，范圍為1.5V至3.3V。
• 采用陶瓷輸出電容，具有低輸出噪聲和低成本的優(yōu)點(diǎn)。
• 典型靜態(tài)電流小于40 μA，典型壓差電壓為137 mV（200 mA負(fù)載）。
• 輸出受電流和過(guò)溫保護(hù)。

  3. 電源良好功能

• 基于降壓穩(wěn)壓器輸出電壓、LDO輸出電壓或兩者的組合生成電源良好（PG）輸出信號(hào)。
• 當(dāng)監(jiān)測(cè)的輸出電壓高于電源良好閾值（典型為94%的VOUTX）時(shí)，產(chǎn)生約262 ms的固定延遲時(shí)間。
• 當(dāng)監(jiān)測(cè)的輸出電壓低于電源良好閾值時(shí)，PG輸出信號(hào)變?yōu)榈碗娖健?/li>
• 電源良好電路在檢測(cè)到輸出電壓下降時(shí)有165 μs的延遲，有助于提高抗噪聲能力。

  4. 電源良好輸出選項(xiàng)

• TC1303A：僅監(jiān)測(cè)降壓穩(wěn)壓器輸出電壓。
• TC1303B：僅監(jiān)測(cè)LDO輸出電壓。
• TC1303C和TC1304：監(jiān)測(cè)降壓和LDO輸出電壓。

  5. TC1304順序

• TC1304具有集成的順序選項(xiàng)，通過(guò)SHDN輸入引腳控制LDO輸出和降壓穩(wěn)壓器輸出的順序啟動(dòng)和關(guān)閉。
• 啟動(dòng)時(shí)，先開(kāi)啟LDO輸出，延遲開(kāi)啟降壓穩(wěn)壓器輸出，直到LDO輸出穩(wěn)定。
• 關(guān)機(jī)時(shí)，先關(guān)閉降壓穩(wěn)壓器輸出，再關(guān)閉LDO輸出。

  6. 軟啟動(dòng)

• TC1303/TC1304的兩個(gè)輸出在啟動(dòng)時(shí)都受到控制，在VIN上升超過(guò)UVLO電壓或SHDN1或SHDN2啟用時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程中VOUT1或VOUT2的過(guò)沖小于1%。

  7. 過(guò)溫保護(hù)

• 集成過(guò)溫保護(hù)電路，當(dāng)結(jié)溫超過(guò)典型的165°C閾值時(shí)，設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉。
• 當(dāng)結(jié)溫冷卻到約155°C時(shí)，設(shè)備自動(dòng)重啟。

七、應(yīng)用電路與問(wèn)題

1. 典型應(yīng)用

• 適用于單節(jié)鋰離子電池供電應(yīng)用、USB供電應(yīng)用、三節(jié)鎳氫或鎳鎘電池應(yīng)用以及3V至5V穩(wěn)壓輸入應(yīng)用。
• 10引腳MSOP和3x3 DFN封裝提供了小尺寸和最少的外部組件。

  2. 固定輸出應(yīng)用

• 典型的VOUT1固定輸出電壓應(yīng)用，只需一個(gè)4.7 μF的VIN1陶瓷輸入電容、4.7 μF的VOUT1陶瓷電容、1.0 μF的VOUT2陶瓷電容和4.7 μH的電感。
• 輸入電壓范圍為2.7V至4.2V，VOUT1為1.5V（500 mA），VOUT2為2.5V（300 mA）。

  3. 可調(diào)輸出應(yīng)用

• 降壓穩(wěn)壓器輸出電壓可通過(guò)兩個(gè)外部電阻作為分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)。
• 推薦頂部電阻分壓器值為200 kΩ，底部電阻分壓器可根據(jù)公式計(jì)算。
• 可調(diào)輸出應(yīng)用需要額外的R - C補(bǔ)償，以確保降壓穩(wěn)壓器控制回路的穩(wěn)定性。

  4. 輸入和輸出電容選擇

• 輸入電容：建議在VIN1引腳使用至少4.7 μF的電容，對(duì)于高源阻抗或長(zhǎng)引線的應(yīng)用，應(yīng)增加電容值。
• 輸出電容：降壓穩(wěn)壓器輸出電容推薦使用4.7 μF的低ESR電解或陶瓷電容，LDO輸出電容推薦使用1 μF的電容。

  5. 電感選擇

• 推薦使用4.7 μH的電感以降低噪聲。
• 電感的最大直流電流額定值應(yīng)至少等于降壓穩(wěn)壓器的最大負(fù)載電流加上電感紋波電流的一半。
• 電感的直流電阻應(yīng)小于200 mΩ，以提高整體效率。

  6. 熱計(jì)算

• 降壓穩(wěn)壓器輸出：通過(guò)計(jì)算功耗并應(yīng)用封裝熱阻，可以估算結(jié)溫。
• LDO輸出：內(nèi)部功耗是輸入電壓、輸出電壓和輸出電流的函數(shù)。

  7. PCB布局信息

• 分離模擬地（AGND）和電源地（PGND），以減少開(kāi)關(guān)頻率噪聲對(duì)LDO輸出的影響。
• 輸入電容、降壓穩(wěn)壓器輸出電容和電感應(yīng)靠近各自的引腳，以減少走線長(zhǎng)度。
• LDO可選輸入電容和LDO輸出電容應(yīng)連接到AGND平面。
• 模擬地平面和電源地平面應(yīng)在一點(diǎn)連接。

八、封裝信息

1. 封裝標(biāo)記信息

• 10引腳MSOP和10引腳DFN封裝有特定的標(biāo)記規(guī)則，用于表示器件型號(hào)、輸出電壓配置等信息。

  2. 封裝尺寸和圖紙

• 文檔提供了10引腳DFN和10引腳MSOP封裝的詳細(xì)尺寸和圖紙，方便工程師進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)。

九、總結(jié)

Microchip的TC1303/TC1304系列雙輸出穩(wěn)壓器以其豐富的功能、高性能和小封裝尺寸，為需要多電壓軌的應(yīng)用提供了理想的解決方案。無(wú)論是在便攜式設(shè)備、USB供電設(shè)備還是醫(yī)療儀器等領(lǐng)域，都能發(fā)揮出色的性能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇輸出電壓、電容和電感等參數(shù)，并注意PCB布局，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用TC1303/TC1304過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。