高性能低功耗線性穩(wěn)壓器NCV8537：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，線性穩(wěn)壓器一直扮演著至關(guān)重要的角色。今天，我們將深入探討一款高性能的低功耗線性穩(wěn)壓器——NCV8537，它由安森美半導(dǎo)體（ON Semiconductor）推出，具備諸多出色特性，適用于多種應(yīng)用場景。

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一、NCV8537概述

NCV8537是一款高性能低功耗線性穩(wěn)壓器，它基于廣受歡迎的NCV8535設(shè)計(jì)，不僅保留了前代產(chǎn)品的高精度、出色穩(wěn)定性、低噪聲性能和反向偏置保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，還新增了Power Good輸出信號，可用于監(jiān)測電源系統(tǒng)。該器件提供固定或可調(diào)輸出電壓選項(xiàng)，采用10引腳3x3 mm DFN封裝，具有體積小、集成度高的特點(diǎn)。

二、關(guān)鍵特性剖析

1. 高精度輸出

在25°C時，輸出精度可達(dá)±0.9%，能在不同的線路和負(fù)載變化下保持穩(wěn)定的輸出電壓。在整個工作溫度范圍（?40°C至125°C）內(nèi)，輸出電壓的精度也能得到有效保證，確保了設(shè)備在各種環(huán)境條件下的可靠運(yùn)行。

2. 寬工作溫度范圍

能夠在?40°C至125°C的溫度范圍內(nèi)正常工作，這使得它適用于各種惡劣的工業(yè)和汽車環(huán)境。

3. Power Good輸出

該信號可指示穩(wěn)壓器是否在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)工作，方便系統(tǒng)對電源狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和控制。當(dāng)輸出電壓超出正常范圍時，Power Good信號會發(fā)生相應(yīng)變化，提醒系統(tǒng)采取相應(yīng)措施。

4. 穩(wěn)定性與低噪聲

使用任何類型的低價值電容器都能保持穩(wěn)定輸出，且無需最小負(fù)載電流要求。同時，通過連接10 nF的電容（(C{nr})）到降噪引腳，可以顯著降低輸出噪聲。在(C{nr}=10 nF)、(I{load}=500 mA)、(f = 10 Hz)至(100 kHz)、(C{out}=10 μF)的條件下，輸出噪聲可低至33 μVrms。

5. 低dropout電壓

在滿載時，dropout電壓較低。例如，當(dāng)(V_{o}=3.3 V)時，典型dropout電壓為340 mV，這意味著在輸入電壓接近輸出電壓時，穩(wěn)壓器仍能正常工作，提高了電源的效率。

6. 低關(guān)斷電流

關(guān)斷電流小于1 mA，有助于降低系統(tǒng)在待機(jī)狀態(tài)下的功耗，延長電池使用壽命。

7. 反向偏置保護(hù)

當(dāng)輸入電壓為零，但輸出電壓因大容量輸出電容或其他電源而保持較高時，NCV8537能夠承受高達(dá)7.0 V的輸出電壓，且?guī)缀鯖]有電流從輸出引腳流向輸入引腳，只有極少量電流（幾十μA）從輸出引腳流向地。

8. 寬電源范圍

支持2.9 V至12 V的電源輸入范圍，可適應(yīng)不同的電源系統(tǒng)。

9. 多種輸出電壓選項(xiàng)

提供1.8 V、2.5 V、3.3 V、5.0 V的固定輸出電壓，以及可調(diào)輸出電壓選項(xiàng)，滿足不同應(yīng)用的需求。

10. 汽車級認(rèn)證

具有NCV前綴，適用于汽車和其他需要獨(dú)特現(xiàn)場和控制變更要求的應(yīng)用，符合AEC?Q100標(biāo)準(zhǔn)，具備PPAP能力。

三、引腳功能與配置

1. 引腳功能

2. 引腳配置圖

文檔中提供了詳細(xì)的引腳配置圖，方便工程師進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和布局。

四、電氣特性分析

1. 不同輸出電壓版本的特性

文檔中詳細(xì)列出了1.8 V、2.5 V、3.3 V、5.0 V固定輸出電壓版本以及可調(diào)輸出電壓版本的電氣特性，包括輸出電壓精度、線路調(diào)節(jié)、負(fù)載調(diào)節(jié)、dropout電壓、峰值輸出電流、短路輸出電流、熱關(guān)斷/滯后等參數(shù)。例如，在1.8 V版本中，輸出電壓精度在不同溫度和負(fù)載條件下的變化范圍為±0.9%至±1.5%；dropout電壓在負(fù)載為500 mA時典型值為620 mV。

2. 溫度特性

通過一系列圖表展示了輸出電壓、dropout電壓、峰值和短路電流、接地電流等參數(shù)隨溫度的變化關(guān)系。例如，輸出電壓會隨著溫度的升高而有一定的變化，但在整個工作溫度范圍內(nèi)仍能保持在規(guī)定的精度范圍內(nèi)。

3. 噪聲特性

輸出噪聲受(C{nr})電容的影響較大。當(dāng)(C{nr}=0 nF)時，輸出噪聲相對較高；而當(dāng)(C_{nr}=10 nF)時，輸出噪聲顯著降低。

五、應(yīng)用信息與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 反向偏置保護(hù)

在實(shí)際應(yīng)用中，反向偏置可能會導(dǎo)致普通雙極LDO出現(xiàn)電流從輸出引腳流向輸入引腳的情況，從而損壞IC。而NCV8537憑借其改進(jìn)的架構(gòu)，能夠有效避免這種情況，提高了系統(tǒng)的可靠性。

2. 輸入電容

建議使用至少1.0 μF的輸入電容，以改善穩(wěn)壓器的瞬態(tài)響應(yīng)，并降低電路對高頻輸入線路阻抗的敏感性。電容應(yīng)盡可能靠近穩(wěn)壓器的輸入端子安裝。

3. 輸出電容

NCV8537對輸出電容的類型沒有嚴(yán)格限制，只要滿足(C_{out} geq 1.0 μF)的要求即可。較大的電容值有助于提高噪聲抑制和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)能力。

4. 降噪引腳

在需要低噪聲輸出的應(yīng)用中，可在降噪引腳和地之間連接10 nF的電容（(C_{nr})），以降低輸出噪聲。對于對噪聲要求不高的應(yīng)用，該引腳可以不連接。

5. Dropout電壓

Dropout電壓是指穩(wěn)壓器能夠正常工作的最小輸入輸出電壓差。在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)時，需要根據(jù)負(fù)載電流和輸出電壓要求，確保輸入電壓足夠高，以滿足Dropout電壓的要求。

6. 熱考慮

內(nèi)部熱限制電路可保護(hù)集成電路在超過最大結(jié)溫時不被損壞。為了提高熱性能，可選擇DFN封裝，其外露金屬焊盤可有效降低結(jié)到空氣的熱阻。

7. 可調(diào)操作

通過使用電阻分壓器，可以將輸出電壓設(shè)置在1.25至10 V的范圍內(nèi)。推薦通過電阻分壓器的電流為10 μA至100 μA，可通過選擇kΩ級別的電阻來實(shí)現(xiàn)。

8. Power Good操作

Power Good引腳在輸出電壓低于標(biāo)稱值時輸出邏輯低電平，高于標(biāo)稱值時保持邏輯高電平。需要在(V_{in})和Power Good引腳之間連接一個約100 kΩ的上拉電阻，以最小化電流消耗。

六、訂購信息與封裝尺寸

1. 訂購信息

文檔提供了不同輸出電壓版本和封裝類型的訂購信息，包括器件型號、電壓選項(xiàng)、標(biāo)記、封裝和包裝方式等。

2. 封裝尺寸

詳細(xì)給出了DFN10和DFNW10兩種封裝的機(jī)械尺寸和公差要求，以及推薦的安裝腳印和通用標(biāo)記圖，方便工程師進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。

七、總結(jié)

NCV8537作為一款高性能低功耗線性穩(wěn)壓器，具有高精度、寬工作溫度范圍、低噪聲、反向偏置保護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，適用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、汽車音頻系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)星接收器等多種應(yīng)用場景。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇輸出電壓版本、配置引腳、選擇合適的電容和電阻，以確保系統(tǒng)的性能和可靠性。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。