MAX15008/MAX15010：高性能的300mA LDO电压调节器

在电子工程领域，电压调节器是不可或缺的组件，它能够为各种电路提供稳定的电压。今天给大家介绍两款优秀的300mA LDO电压调节器——MAX15008和MAX15010，它们在性能和功能上都有着出色的表现。

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一、产品概述

MAX15008和MAX15010是集成了300mA LDO电压调节器、电压跟踪器和过压保护（OVP）控制器的器件（MAX15010不含OVP控制器）。这两款器件的工作电源电压范围很宽，为5V至40V，并且能够承受高达45V的负载突降瞬态电压。

1.1 主要特性

• 300mA LDO调节器：轻载时静态电流小于67µA，非常适合在“钥匙关闭”条件下为始终通电的电路供电。具有独立的使能和保持输入，以及带有可调节复位超时时间的微处理器（µP）复位输出。
• 电压跟踪器：可精确（±3mV）跟踪施加到其输入的电压，无论是来自LDO输出还是外部源。能够为远程传感器提供高达50mA的电流，适用于工业应用中的精确比例跟踪。有独立的使能输入，可在不使用时降低电源电流，还具备防止电池反接、输出短路到电池以及输出电压低于地电位至 -5V 的保护功能。
• 过压保护（OVP）控制器（仅MAX15008）：与外部增强型n沟道MOSFET配合工作。当监测到的电压超过可调阈值时，能迅速关闭外部MOSFET，可配置为负载断开开关或电压限制器。

1.2 应用场景

适用于多媒体电源等多种场景，其典型工作电路在数据手册末尾有展示。

二、产品选型

2.1 型号对比

PART	LDO	TRACKER	OVP CONTROLLER
MAX15008	✓	✓	✓
MAX15010	✓	✓	-

如果你的电路需要过压保护功能，那么MAX15008是更好的选择；如果不需要过压保护，MAX15010则可以满足基本的LDO调节和电压跟踪需求。

2.2 订购信息

PART	TEMP RANGE	PIN - PACKAGE
MAX15008 ATJ+	-40°C 至 +125°C	32 TQFN - EP*
MAX15010 ATJ+	-40°C 至 +125°C	32 TQFN - EP*

“+” 表示无铅/符合RoHS标准的封装，“EP” 表示外露焊盘。

三、电气特性

3.1 电源电压和电流

• 电源电压范围：5V至40V，能适应较宽的输入电压变化。
• 电源电流：不同工作模式下的电源电流有所不同，例如在轻载且LDO开启、跟踪器和保护器关闭时，MAX15008的电源电流小于67µA；在LDO和跟踪器开启、保护器关闭，且LDO输出电流为100µA时，电源电流在120 - 180µA之间。

3.2 LDO特性

• 输出电压：可选择固定5V输出或1.8V至11V的可调输出。通过将FB_LDO连接到地可选择固定5V输出；若要选择可调输出电压，可使用两个外部电阻作为分压器连接到FBLDO，计算公式为 (V{OUTLDO }=V{FBLDO } timesleft(R{1}+R{2}right) / R{2}) ，其中 (V{FB underline L D O}=1.235 ~V) 且 (R{2} ≤50 k Omega) 。
• 压降电压：在不同负载电流下有不同的压降，例如负载电流为300mA时，压降为775 - 1500mV；负载电流为200mA时，压降为520 - 1000mV。
• 输出电流：最大输出电流可达300mA，输出电流限制在330 - 700mA之间。

3.3 跟踪器特性

• 跟踪精度：在不同的线路和负载条件下，跟踪精度为±3mV。
• 输出电流：最大输出电流为50mA，输出电流限制在85 - 115mA之间。

3.4 过压保护特性（仅MAX15008）

• 过压阈值：可通过FB_PROT进行调节，FB_PROT的上升阈值为1.235V，下降滞后为4%。
• 响应时间：从FB_PROT检测到过压到GATE关闭的传播延迟小于0.6µs。

四、引脚配置与功能

两款器件采用32引脚（5mm x 5mm）TQFN封装，不同引脚具有特定的功能：

• OUT_LDO：LDO调节器输出，需用一个最小22µF的低ESR电容旁路到SGND。
• OUT_TRK：跟踪器输出，用一个最小10µF的低ESR电容旁路到SGND。
• EN_LDO：LDO使能输入，高电平有效。
• EN_TRK：跟踪器使能输入，高电平有效。
• EN_PROT（仅MAX15008）：保护器使能输入，正常工作时连接到IN。
• RESET：低电平有效、开漏输出的复位信号，当OUT_LDO低于复位阈值时，RESET为低电平；当OUT_LDO超过复位阈值后，RESET在复位超时时间内保持低电平，然后变为高电平。

五、详细功能分析

5.1 控制逻辑

MAX15008/MAX15010的LDO有EN_LDO和HOLD两个逻辑输入，适合工业应用。例如，当点火钥匙信号使EN_LDO为高电平时，调节器开启；只要HOLD在初始上电后一直保持低电平，即使EN_LDO变为低电平，调节器仍会保持开启状态。释放HOLD可使调节器输出（OUT_LDO）关闭，无需外接元件即可实现自保持电路。将EN_LDO置低且HOLD置高（或不连接），可使调节器进入关断模式，将电源电流降低到小于16µA。

5.2 过压保护操作（仅MAX15008）

5.2.1 过压开关模式

在此模式下，FB_PROT分压器连接到外部MOSFET的漏极。当超过编程的过压阈值时，内部比较器迅速将GATE拉低，关闭外部MOSFET，使电源与负载断开。当FB_PROT的电压降至过压阈值以下时，MAX15008将GATE的电压升高，重新连接负载与电源。

5.2.2 过压限制器模式

反馈路径由SOURCE、FB_PROT的内部比较器、内部栅极电荷泵/栅极下拉以及外部n沟道MOSFET组成。外部MOSFET在此模式下作为滞后电压调节器工作。正常工作时，GATE比 (VIN) 高8.1V；当VSOURCE超过可调过压阈值时，内部下拉开关将栅极电压放电，迅速关闭MOSFET；当FB_PROT的电压低于过压阈值一个滞后量时，电荷泵重新启动，再次打开MOSFET。

操作MAX15008处于电压限制模式时需谨慎，因为长时间或反复的过压事件可能导致外部MOSFET功耗过高，需采取适当的散热措施，并且要注意连接在SOURCE和地之间的电容器的纹波电流额定值。

六、应用设计要点

6.1 设置输出电压

可选择预设电压模式或可调模式。预设电压模式下，内部反馈电阻将线性调节器输出电压（VOUT_LDO）设置为5V，只需将FB_LDO连接到SGND。若要选择1.8V至11V的可调输出电压，使用两个外部电阻作为分压器连接到FB_LDO，并根据上述公式计算输出电压。

6.2 设置复位超时时间

通过在CT和SGND之间连接一个电容器（CRESET）来设置复位超时时间，计算公式为 (t{RESET} = C{RESET} times V_{CTTH} / I{CT}) 。若CT不连接，则选择内部固定的10µs超时时间。为保证复位超时精度，应使用低泄漏（<10nA）类型的电容器。

6.3 跟踪器输入/反馈调整

跟踪器可由LDO输入电源电压或独立电压源供电，适用于为远程传感器供电，能应对工业应用中的恶劣条件。通过调整跟踪器反馈（FB_TRK）和单独的跟踪器参考电压输入（ADJ），可使跟踪器输出低于、等于或高于主（LDO）输出。可根据不同的跟踪需求，采用不同的电阻分压器连接方式。

6.4 设置过压阈值（仅MAX15008）

使用FBPROT和电阻分压器来设置所需的过压阈值。首先选择总电阻 (R{TOTAL}=R{5}+R{6}) ，使其在所需过压阈值下的总电流至少为100 x IFB_PROT（FBPROT的最大输入偏置电流）。然后根据公式 (R{6}=V_{THPROT } × R{TOTAL } / V{OV }) 计算 (R{6}) 。较低的总电阻值会消耗更多功率，但能提供更好的精度和抗外部干扰能力。

6.5 输入瞬态钳位

过压事件中外部MOSFET关闭时，电源路径中的杂散电感可能导致额外的输入电压尖峰，超过外部MOSFET的 (V_{DSS}) 额定值或MAX15008的绝对最大额定值。可使用宽走线来最小化电源路径中的杂散电感，减小电源走线和返回接地路径所包含的环路面积。为进一步保护，可添加一个额定值低于绝对最大额定值的齐纳二极管或瞬态电压抑制器（TVS）。

6.6 外部MOSFET选择

选择具有足够电压额定值（ (V{DSS}) ）的外部MOSFET，以承受最大预期的负载突降输入电压。MOSFET的导通电阻（ (R{DS(ON)}) ）应足够低，以在满载时保持最小的电压降，限制MOSFET的功耗。在长时间或频繁的过压事件中，应选择具有适当功率额定值的外部MOSFET。

6.7 过压限制器模式开关频率

在过压限制器模式下，外部n沟道MOSFET在过压事件中会不断开关，SOURCE的输出电压类似于周期性锯齿波形。通过计算三个时间间隔（ (t{1}) 、 (t{2}) 、 (t{3}) ）之和得到波形周期（ (t{OVP}) ），并可近似计算过压限制器模式下的最坏情况内部功耗（ (P_{OVP}) ）。

6.8 功率耗散和结温计算

正常工作时，MAX15008/MAX15010的内部功率耗散主要来自LDO和电压跟踪器。可根据相应公式计算LDO和跟踪器的功率耗散，进而得到总功率耗散（ (P{DISS}) ）。对于长时间的过压事件，还需考虑过压限制器模式下的内部功率耗散贡献（ (P{OVP}) ）。根据环境温度（ (T{A}) ）和总功率耗散（ (P{DISS}) ），可计算结温（ (T_{J}) ），正常工作时结温不应超过 +150°C。

6.9 热保护

当结温超过 (T_{J}=+160^{circ}C) 时，MAX15008/MAX15010会关闭以冷却；当结温降至 +140°C时，热传感器会重新开启所有启用的模块，在连续热过载条件下会导致输出循环。热保护可防止器件因过度功耗而损坏，连续运行时不应超过绝对最大结温额定值 +150°C。

综上所述，MAX15008和MAX15010是功能强大、性能优异的电压调节器，在设计时需要根据具体的应用需求和电路条件，合理选择器件、设置参数以及进行外部元件的选择和布局，以确保电路的稳定性和可靠性。大家在实际应用中遇到任何问题，欢迎一起交流探讨。