MAX16999：高温应用的超低输出电压、低静态电流线性稳压器

在电子设计领域，对于高温环境下的电源管理需求，一款性能优异的线性稳压器至关重要。今天我们就来详细探讨一下 Maxim Integrated 推出的 MAX16999 线性稳压器，看看它在高温应用中是如何发挥作用的。

文件下载：MAX16999.pdf

一、产品概述

MAX16999 线性稳压器可在 2.5V 至 5.5V 的输入电压下工作，能够提供高达 100mA 的连续负载电流，而其静态电流通常仅约 13μA，非常适合对功耗要求较高的应用场景。它的输出电压预设在 0.5V 至 3.3V 范围内，并且经过内部微调，用户可以根据具体需求进行选择。此外，该器件还具备一个低电平有效、开漏复位输出，当输出电压达到稳定状态后，会在可编程的超时延迟时间内保持低电平，这个超时时间可以通过连接到 CRES 引脚的外部电容进行编程设置。同时，它还拥有逻辑控制关断功能，以及短路和热过载保护特性，适用于多媒体、远程信息处理和电机控制微控制器（μC）等有持续供电需求的应用。

二、产品特性

1. 输出电压范围

预设的 0.5V 至 3.3V 输出电压范围，能够满足多种不同的应用需求。无论是低电压的芯片供电，还是对电压要求稍高的模块，MAX16999 都能提供合适的电压输出。

2. 输出电流能力

在 (T_{A}=+125^{circ} C) 的高温环境下，仍可提供高达 100mA 的输出电流，这使得它在高温应用中表现出色，能够稳定地为负载供电。

3. 低静态电流

仅 13μA 的静态电流，大大降低了系统的功耗，延长了电池供电设备的续航时间，对于一些对功耗敏感的应用来说非常关键。

4. 逻辑控制使能

通过逻辑控制使能输入（EN），可以方便地控制稳压器的开启和关闭。当 EN 为高电平时，稳压器开始工作，输出电压逐渐上升到预设值；当 EN 为低电平时，输出变为高阻抗状态，输入电源电流降至小于 0.3μA，实现了低功耗的待机模式。

5. 可调 POR 延迟标志

通过外部电容连接到 CRES 引脚，可以对电源上电复位（POR）的延迟时间进行编程设置，有助于电源供电的时序控制，提高系统的稳定性。

6. 保护功能

具备短路到地保护、热过载保护和短路保护等功能，能够有效保护器件和系统免受故障的影响，提高了系统的可靠性。

7. 小巧封装

采用微小的 8 引脚 μMAX® 封装，带有外露焊盘，不仅节省了 PCB 空间，还能通过外露焊盘进行散热，提高了散热效率。

三、电气特性

1. 输入电压和输出电压精度

输入工作电压范围为 2.5V 至 5.5V，输出电压精度在不同条件下都能保持在 -2.5% 至 +2.5% 之间，确保了输出电压的稳定性。

2. 电流限制

输出电流限制在 150mA（典型值），当输出电流超过该限制时，输出电压会开始下降，从而保护器件和负载。

3. 静态电流

在不同的输出电流下，静态电流表现良好。当输出电流为 100μA 时，静态电流典型值为 13μA；当输出电流为 100mA 时，静态电流也能保持在较低水平。

4. 压差电压

在输出电流为 80mA、输出电压为 3.3V 的情况下，压差电压典型值为 0.035V，最大值为 0.1V，这意味着在负载变化时，稳压器能够保持较好的输出电压稳定性。

5. 负载和线路调节

负载调节和线路调节性能都较为出色，能够在负载电流和输入电压变化时，保持输出电压的稳定。

6. 电源抑制比

在不同频率下，电源抑制比表现良好，能够有效抑制电源中的噪声和干扰，提高输出电压的纯净度。

四、典型应用电路

典型的应用电路中，输入电压范围为 2.5V 至 5.5V，输出电压范围为 0.5V 至 3.3V。在输入引脚（IN）和地（GND）之间需要连接一个 1μF 的陶瓷电容，以降低输入电源的源阻抗；在输出引脚（OUT）和地（GND）之间需要连接一个 4.7μF 的陶瓷电容，以减少噪声、提高稳定性和电源抑制能力。同时，通过连接到 CRES 引脚的外部电容，可以设置电源上电复位的延迟时间。

五、详细工作原理

1. 逻辑控制使能

EN 引脚用于控制稳压器的工作状态。当 EN 为高电平时，线性稳压器开始工作，输出电压逐渐上升到预设值；当 EN 为低电平时，输出变为高阻抗状态，输入电源电流降至小于 0.3μA，实现了低功耗的待机模式。EN 输入通过一个 120kΩ 的内部电阻锁存到其最后状态，要改变状态需要覆盖该锁存。

2. POR 定时器

当输出电压上升超过阈值 VRES 时，两个内部定时器会同时启动。复位定时器通过上拉电流 ICRES,UP 对连接到 CRES 引脚的电容进行充电，当 CRES 引脚上的电压上升超过 600mV（典型值）时，RESET 引脚变为高阻抗状态。内部复位定时器的时间由外部电容（CCRES）的值决定，可以通过公式 (t_{PORDELAY }=C{CRES } × 60 × 10^{3} frac{V}{A}) 进行计算。另一个内部故障定时器确保稳压器不会因为 CRES 引脚的故障（如短路）而无限期关闭，该故障定时器最长运行 100ms。逻辑块会监控两个内部定时器，以确定最短的超时时间。

3. 电流限制

当输出电压达到稳定状态后，输出电流会被限制在 150mA（典型值）。如果输出电流超过该限制，输出电压会开始下降，从而保护器件和负载。

4. 热过载保护

当结温超过 +165°C 时，热传感器会关闭通晶体管，使 IC 冷却。当结温下降 15°C 后，热传感器会再次开启通晶体管，在连续热过载条件下会产生脉冲输出。热过载保护能够在故障条件下保护 MAX16999，确保其安全运行。

六、应用信息

1. 电容选择

为了确保 MAX16999 在全温度范围内稳定运行，并且能够处理高达 100mA 的负载电流，需要在输入和输出引脚分别连接电容。输入引脚（IN）和地（GND）之间连接一个 1μF 的陶瓷电容，输出引脚（OUT）和地（GND）之间连接一个 4.7μF 的陶瓷电容。输入电容 (C_{IN}) 可以降低输入电源的源阻抗，输出电容的等效串联电阻（ESR）会影响稳定性和输出噪声，建议使用 ESR 为 30mΩ 或更小的输出电容，以确保稳定性和优化瞬态响应。

2. 并联使用

MAX16999 可以与另一个相同电压的电源并联使用，例如在 μC 的低功耗解决方案中，它可以作为并行的低静态电流电源，为 μC 的核心或中断部分在睡眠模式下供电，也可以在 μC 关闭时为定时器或存储器供电。

七、选择指南

MAX16999 提供了多种预设输出电压选项，通过不同的后缀来表示。用户可以根据具体需求选择合适的输出电压，如后缀为 05 表示输出电压为 0.5V，后缀为 33 表示输出电压为 3.3V 等。对于非标准的输出电压选项，需要联系厂家确认可用性，并且非标准选项可能需要最小 5k 的订单量。

八、总结

MAX16999 线性稳压器以其超低的输出电压、低静态电流、高温环境下的稳定性能以及丰富的保护功能，成为了高温应用中电源管理的理想选择。无论是在工业、多媒体、远程信息处理还是电机控制等领域，它都能为系统提供可靠的电源支持。在实际设计中，电子工程师们可以根据具体的应用需求，合理选择 MAX16999 的输出电压和相关参数，同时注意电容的选择和电路布局，以充分发挥该器件的性能优势。大家在使用 MAX16999 时，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。