探索MAX8867/MAX8868：低噪声、低 dropout 的 150mA 线性稳压器

在电子设备的设计中，电源管理是至关重要的一环。线性稳压器作为电源管理的核心组件，其性能直接影响着整个系统的稳定性和可靠性。今天，我们就来深入探讨一下 MAXIM 公司推出的 MAX8867/MAX8868 低噪声、低 dropout 的 150mA 线性稳压器。

文件下载：MAX8867.pdf

一、产品概述

MAX8867/MAX8868 是专为电池供电应用而设计的线性稳压器，能够在 2.5V 至 6.5V 的输入电压下工作，并提供高达 150mA 的输出电流。其典型输出噪声仅为 30µVRMS，在 150mA 输出时的典型 dropout 电压仅为 165mV。输出电压预设范围为 2.5V 至 5.0V，以 100mV 为增量。

二、产品特性

1. 低输出噪声

典型输出噪声仅为 30µVRMS，能够满足对噪声敏感的应用需求，如音频设备、传感器等。

2. 低 dropout 电压

在 50mA 输出时，dropout 电压低至 55mV；在 150mA 输出时，dropout 电压为 165mV，能够有效降低功耗，延长电池续航时间。

3. 低静态电流

无负载时的静态电流低至 85µA，工作时的静态电流低至 100µA，即使在 dropout 状态下也能保持较低的功耗。

4. 多种保护功能

具备热过载保护、短路保护、反向电池保护和输出电流限制等功能，能够有效保护设备免受损坏。

5. 逻辑控制关机

支持 10nA 的逻辑控制关机模式，可在不需要电源时将稳压器置于低功耗状态。

三、应用领域

MAX8867/MAX8868 适用于多种电池供电的设备，如蜂窝电话、调制解调器、无绳电话、手持仪器、PCS 电话、掌上电脑、PCMCIA 卡和电子记事本等。

四、技术细节

1. 绝对最大额定值

• 工作温度范围：-40°C 至 +85°C
• 结温：+150°C
• 存储温度：-65°C 至 +150°C
• 引脚温度（焊接，10s）：+300°C

2. 电气特性

• 输入电压范围：2.5V 至 6.5V
• 输出电压精度：±1.4%
• 最大输出电流：150mA
• 电流限制：160mA 至 390mA
• 接地引脚电流：无负载时 85µA，150mA 输出时 100µA
• Dropout 电压：1mA 输出时 55mV，50mA 输出时 120mV，150mA 输出时 165mV
• 线路调节：±0.15%/V
• 负载调节：0.01% 至 0.04%/mA
• 输出电压噪声：30µVRMS（f = 10Hz 至 100kHz，CBP = 0.01µF，COUT = 10µF）

3. 典型工作特性

文档中提供了多个典型工作特性曲线，包括输出电压与负载电流、接地引脚电流与负载电流、输出电压与输入电压、输出电压与温度、dropout 电压与负载电流、电源抑制比与频率、输出噪声频谱密度与频率等。这些曲线有助于工程师更好地了解稳压器在不同工作条件下的性能。

4. 引脚描述

PIN	NAME	FUNCTION
1	SHDN	低电平有效关机输入，逻辑低电平将电源电流降至 10nA，MAX8868 还会将输出电压放电至地
2	GND	接地，同时作为散热片，需焊接到大面积焊盘或电路板接地平面以提高散热性能
3	IN	稳压器输入，电源电压范围为 2.5V 至 6.5V，需使用 1µF 电容旁路至地
4	OUT	稳压器输出，可提供高达 150mA 的电流，需使用 1µF（典型 ESR < 0.2Ω）电容旁路至地
5	BP	参考噪声旁路，使用 0.01µF 低泄漏陶瓷电容旁路可降低输出噪声

5. 详细工作原理

MAX8867/MAX8868 由 1.25V 参考电压、误差放大器、P 沟道 MOSFET 通晶体管和内部反馈电压分压器组成。误差放大器将参考电压与反馈电压进行比较，并放大差值，从而控制通晶体管的栅极电压，调节输出电压。外部旁路电容连接到 BP 引脚可降低输出噪声。此外，还包括电流限制器、反向电池保护、热传感器和关机逻辑等功能。

五、设计考虑

1. 电容选择

• 输入电容：建议使用 1µF 电容，较大的电容值和较低的 ESR 可提供更好的电源噪声抑制和线路瞬态响应。
• 输出电容：建议使用 1µF 至 10µF 电容，较大的输出电容可降低噪声、改善负载瞬态响应、稳定性和电源抑制比。对于某些陶瓷介质，如 Z5U 和 Y5V，可能需要使用 2.2µF 或更大的电容以确保在低温下的稳定性；对于 X7R 或 X5R 介质，1µF 通常足够。对于高 ESR 的钽电容，可能需要 2.2µF 或更大的电容以保持 ESR 在稳定范围内。
• BP 引脚电容：使用 0.01µF 旁路电容可降低输出电压噪声，增加电容值会略微降低输出噪声，但会增加启动时间。不建议使用大于 0.1µF 的电容。

2. 电源抑制比（PSRR）

在电池供电系统中，PSRR 在低频下为 63dB，在 10kHz 以上逐渐下降。当使用非电池电源时，可通过增加输入和输出旁路电容的值以及采用无源滤波技术来提高电源噪声抑制和瞬态响应。

3. 负载瞬态响应

负载瞬态响应包括输出阻抗引起的直流偏移和瞬态响应两部分。典型的负载电流从 0mA 到 50mA 的阶跃变化的瞬态为 12mV。增加输出电容的值和降低 ESR 可减少过冲。

4. 输入 - 输出（dropout）电压

稳压器的最小输入 - 输出电压差（dropout 电压）决定了最低可用电源电压。由于 MAX8867/MAX8868 使用 P 沟道 MOSFET 通晶体管，其 dropout 电压是漏源导通电阻（RDS(ON)）乘以负载电流的函数。

六、总结

MAX8867/MAX8868 是一款性能出色的低噪声、低 dropout 线性稳压器，具有多种保护功能和低静态电流，适用于多种电池供电的应用。在设计过程中，工程师需要根据具体应用需求合理选择电容，以确保稳压器的稳定性和性能。同时，要注意电源抑制比、负载瞬态响应和输入 - 输出电压等参数，以优化整个电源系统的性能。大家在实际应用中是否遇到过类似稳压器的设计挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。