电流低压差稳压器应用管理论文

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摘要：MSK5101是美国MSKennedy公司研制的一种新型低压差、大电流、低功耗线性稳压器。该器件具有＋3V、＋5V、＋12V和可调电压输出。最小压差只有350mV，同时具有高效率和低功耗特性。文中介绍了MSK5101的主要特征及应用方法。

关键词：MSK5101大电流输出低电压跌落

1概述

集成稳压器在近十多年发展很快，目前国内外已发展到几百个品种。按电路的工作方式分，有线性集成稳压器和开关式集成稳压器。按电路结构形式分，有单片式集成稳压器和组合式集成稳压器。按管脚的连接方式分，有三端式集成稳压器和多端式集成稳压器。按制造工艺分，有半导体集成稳压器、薄膜混合集成稳压器和厚膜混合集成稳压器。而在线性集成稳压器方面，则以低压差、大电流、小体积的发展比较迅猛。

MSK5101是美国MSKennedy公司研制的一种新型低压差、大电流、低功耗线性稳压器，它有＋3V、＋5V、＋12V和可调输出。输出晶体管采用单片工艺制造的超级PNP管，所以该系列型号的输入输出电压差很小。图1所示是MSK5101的内部结构框图。

图1

当MSK5101的输出电流为1．5A时，其压差只有350mV，因而它的效率很高，功耗较低。且输出电压精度可确保1％。此外，该系列稳压器也具有TTL／CMOS兼容的on／off使能脚以及故障信号输出脚。MSK5100采用可有效利用空间的10脚功率型SOIC封装，并且外壳上带有散热器铜接头。

MSK5101的体积很小。其外形如图2所示，尺寸大小为6．35mm×6．35mm×2．08mm，所以在很多有体积和重量限制的大功率稳压器应用中，该系列稳压器有很好的性价比。因此，可广泛应用于高效线性稳压器、恒压／恒流调节器、系统功率源、开关电源输出稳压器以及电池供电等设备。

MSK5101的主要特点如下：

●采用带散热器接头的紧密型10脚SOIC封装形式；

●输入输出电压差非常小，输出电流为1．5A时，压差只有350mV；

●具有3．3V、5V、12V和可调输出；

●采用开路集电极误差信号输出方式；

●带有TTL电平使能脚；可零电流关断；

●带有电源反接保护和负载短路保护功能；

●接地端电流只有22mA（满载时）；

●输出电压精度可达1％；

●输出电流可达1．5A。

2主要参数

MSK5101的主要电气性能参数如表1所列。

表1MSK5101的主要电气性能参数

参数名称测试条件MSK5101系列单位

最小典型最大

输出电压公差Iout=1A，Vin=Vout+1V±0.5±1.0%

输入输出电压差Δvout=-1%，Iout=100mA80225mV

Δvout=-1%，Iout=1.5A350625mV

负载调整率Vin=Vout+5V±0.2±1.2%

10mA≤Iout≤1.5±0.3%

电源调整率（Vout+1V）≤Vin≤26VIout=10mA±0.05±0.6%

±0.5%

输出限流值Vout=0V，Vin=Vout+1V2.13.5A

接地端电流Vin=Vout+1V，Iout=0.75820mA

输出噪声Vin=Vout+1V，Iout=1.5A22mA

使能脚输入电压CL=10μF，10Hz≤f≤100kHZ400μV

使能脚输入电压高电平/导通2.41.2V

低电平/关断1.20.8V

使能脚输入电流高电平/导通2075μA

低电平/关断12μA

关断输出电流VENABLE≤08V1020μA

输出漏电流VOH=26V0.012μA

信号输出电压IOL≤250μA，Vin=Vout-2V0.20.4V

信号门限Vin=Vout-7%75mV

基准电压正常工作1.221.241.26V

基准电压温漂正常工作20PPm/℃

调整脚偏置电流全部温度范围，Vin=Vout+1V40150mA

热阻结到外壳4.55℃/W

过热关断温度结温JT1135℃

3应用说明

3．1稳压器保护

MSK5101系列稳压器具有输入电源极性反接、过电流、超温（Pd过大）和瞬态电压尖峰达到60V等各种保护功能，若将该稳压器用于负载接负电源的双电源中，则输出电压必须采用二极管箝位到地。

3．2输出电容

在输出端与接地端之间接入一只滤波电容可以减小MKS5101系列稳压器的输出电压纹波，该电容的最佳容量取决于应用情况，但至少应在10μF以上。也可在负载两端直接接入一只电容器来改善负载的瞬态响应能力。

3．3负载连接

在实际应用中，当稳压器负载电流很大时，负载的接法非常重要。为了不影响负载调整率，稳压器输出到负载之间连线的阻抗必须非常小，因为该阻抗可与负载组成分压器。为了保持稳压，MSK5101系列稳压器的最小负载电流应为10mA。

3．4使能管脚

MSK5101系列稳压器有一个与TTL信号兼容的使能（ENABLE）管脚，在该脚为TTL高电平时，内部偏压电路工作，并使稳压器电源接通。而当该脚为TTL低电平时，内部控制器关断，此时流入该器件的静态电流只有5μA。如果不需要使能功能，使能管脚可接到输入脚。

3．5故障信号输出脚

MSK5101系列中所有固定输出电压的稳压器产品都有一个故障信号输出脚。因为信号输出脚内为开路集电极输出电路，该脚电压可以上升到3V～26V之间的任意电压。这种特性允许该脚与任意逻辑电平接口。当信号比较器检测到“不稳压”状态时，该脚输出有效低电平（典型电压为0．22V）。MSK5101的故障信号状态包括输入电压过低、超温关断和输出限流等。实际上，当输入电压瞬态过高时，故障信号管脚也将输出高电平。

3．6散热器选择

采用对流散热时应按下式选择MSK5101系列稳压器所需的散热器：

TJ＝Pd（Rθjc＋Rθcs＋Rθsa）Ta

式中：TJ为结温；

Pd为总功耗；

Rθjc为结到外壳的热阻；

Rθcs为外壳到散热器的热阻；

Rθsa为散热器到环境的热阻；

Ta为环境温度。

设计时，可首先按下式计算出功耗P：

P＝（Vin－Vout）×Iout

然后，再选择最高结温。一般最高允许结温为125℃。为了计算所需散热器到环境的热阻，应将上述结温的表示式整理为：

Rθsa＝[（TJ－Ta）／Pd]－Rθjc－Rθcs

以下为根据此式列出的一个散热器选择的实例：

若MSK5101＿3．3型稳压器的输入Vin为＋5V输出Vout为＋3．3V连续直流电流Iout为1A。环境温度为＋25℃，最高结温为125℃。Rθjc为5℃／W，Rθsa为0．5℃／W。则：

P＝（5V－3．3V）×1A＝1．7W

Rθsa＝[（125℃－25℃）／1．7W]－5℃／W－0．5℃／W＝53．32℃／W

因此，在该例中，为了保证结温不超过125℃，应选用热阻小于53℃／W的散热器。

4MSK5101－00的输出电压调整电路

MSK5101－00是一种输出电压可调的高性能稳压器。用它设计的输出电压调整电路如图3所示。图中，串联电阻R1和R2应根据所需通过的最小稳压器输出电流（10mA）来选择。

MSK5101系列稳压器是一种高导热器件，外壳散热器到内部PN结的导热通路非常短。该器件焊到电路板上时，应当采用标准的表面贴装技术。在大功率应用中，印刷电路板上应开一个导热孔，以便外壳上的散热器能将热量传导到外接散热器上。外接散热器必须接地，因为MSK5101的地板面是接地的，用户在设计印刷电路板时，必须牢记这一点。除此之外，印刷电路板上的布线也不能与器件的地板面相连。