1 概述

　　集成穩(wěn)壓器在近十多年發(fā)展很快,目前國內(nèi)外已發(fā)展到幾百個(gè)品種.按電路的工作方式分,有線性集成穩(wěn)壓器和開關(guān)式集成穩(wěn)壓器.按電路結(jié)構(gòu)形式分,有單片式集成穩(wěn)壓器和組合式集成穩(wěn)壓器.按管腳的連接方式分,有三端式集成穩(wěn)壓器和多端式集成穩(wěn)壓器.按制造工藝分,有半導(dǎo)體集成穩(wěn)壓器、薄膜混合集成穩(wěn)壓器和厚膜混合集成穩(wěn)壓器.而在線性集成穩(wěn)壓器方面,則以低壓差、大電流、小體積的發(fā)展比較迅猛.

　　MSK5101是美國MSKennedy公司研制的一種新型低壓差、大電流、低功耗線性穩(wěn)壓器,它有+3V、+5V、+12V和可調(diào)輸出.輸出晶體管采用單片工藝制造的超級PNP管,所以該系列型號的輸入輸出電壓差很小.圖1所示是MSK5101的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖.

　　當(dāng)MSK5101的輸出電流為1.5A時(shí),其壓差只有350mV,因而它的效率很高,功耗較低.且輸出電壓精度可確保1%.此外,該系列穩(wěn)壓器也具有TTL/CMOS兼容的on/off使能腳以及故障信號輸出腳.MSK5100采用可有效利用空間的10腳功率型SOIC封裝,并且外殼上帶有散熱器銅接頭.

　　MSK5101的體積很小.其外形如圖2所示,尺寸大小為6.35mm×6.35mm×2.08mm,所以在很多有體積和重量限制的大功率穩(wěn)壓器應(yīng)用中,該系列穩(wěn)壓器有很好的性價(jià)比.因此,可廣泛應(yīng)用于高效線性穩(wěn)壓器、恒壓/恒流調(diào)節(jié)器、系統(tǒng)功率源、開關(guān)電源輸出穩(wěn)壓器以及電池供電等設(shè)備.

　　MSK5101的主要特點(diǎn)如下:

　　● 采用帶散熱器接頭的緊密型10腳SOIC封裝形式;

　　●輸入輸出電壓差非常小,輸出電流為1.5A時(shí),壓差只有350mV;

　　● 具有3.3V、5V、12V和可調(diào)輸出;

　　● 采用開路集電極誤差信號輸出方式;

　　● 帶有TTL電平使能腳;可零電流關(guān)斷;

　　● 帶有電源反接保護(hù)和負(fù)載短路保護(hù)功能;

　　● 接地端電流只有22mA(滿載時(shí));

　　● 輸出電壓精度可達(dá)1%;

　　● 輸出電流可達(dá)1.5A.

　　2 主要參數(shù)

　　MSK5101的主要電氣性能參數(shù)如表1所列.

　　表1 MSK5101的主要電氣性能參數(shù)

　　3 應(yīng)用說明

　　3.1 穩(wěn)壓器保護(hù)

　　MSK5101系列穩(wěn)壓器具有輸入電源極性反接、過電流、超溫(Pd過大)和瞬態(tài)電壓尖峰達(dá)到60V等各種保護(hù)功能,若將該穩(wěn)壓器用于負(fù)載接負(fù)電源的雙電源中,則輸出電壓必須采用二極管箝位到地.

　　3.2 輸出電容

　　在輸出端與接地端之間接入一只濾波電容可以減小MKS5101系列穩(wěn)壓器的輸出電壓紋波,該電容的最佳容量取決于應(yīng)用情況,但至少應(yīng)在10μF以上.也可在負(fù)載兩端直接接入一只電容器來改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)能力.

　　3.3 負(fù)載連接

　　在實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)穩(wěn)壓器負(fù)載電流很大時(shí),負(fù)載的接法非常重要.為了不影響負(fù)載調(diào)整率,穩(wěn)壓器輸出到負(fù)載之間連線的阻抗必須非常小,因?yàn)樵撟杩箍膳c負(fù)載組成分壓器.為了保持穩(wěn)壓,MSK5101系列穩(wěn)壓器的最小負(fù)載電流應(yīng)為10mA.

　　3.4 使能管腳

　　MSK5101系列穩(wěn)壓器有一個(gè)與TTL信號兼容的使能(ENABLE)管腳,在該腳為TTL高電平時(shí),內(nèi)部偏壓電路工作,并使穩(wěn)壓器電源接通.而當(dāng)該腳為TTL低電平時(shí),內(nèi)部控制器關(guān)斷,此時(shí)流入該器件的靜態(tài)電流只有5μA.如果不需要使能功能,使能管腳可接到輸入腳.

　　3.5 故障信號輸出腳

　　MSK5101系列中所有固定輸出電壓的穩(wěn)壓器產(chǎn)品都有一個(gè)故障信號輸出腳.因?yàn)樾盘栞敵瞿_內(nèi)為開路集電極輸出電路,該腳電壓可以上升到3V～26V之間的任意電壓.這種特性允許該腳與任意邏輯電平接口.當(dāng)信號比較器檢測到“不穩(wěn)壓”狀態(tài)時(shí),該腳輸出有效低電平(典型電壓為0.22V).MSK5101的故障信號狀態(tài)包括輸入電壓過低、超溫關(guān)斷和輸出限流等.實(shí)際上,當(dāng)輸入電壓瞬態(tài)過高時(shí),故障信號管腳也將輸出高電平.

　　3.6 散熱器選擇

　　采用對流散熱時(shí)應(yīng)按下式選擇MSK5101系列穩(wěn)壓器所需的散熱器:

　　TJ=Pd(Rθjc+Rθcs+Rθsa)Ta

　　式中: TJ為結(jié)溫;

　　Pd為總功耗;

　　Rθjc為結(jié)到外殼的熱阻;

　　Rθcs為外殼到散熱器的熱阻;

　　Rθsa為散熱器到環(huán)境的熱阻;

　　Ta為環(huán)境溫度.

　　設(shè)計(jì)時(shí),可首先按下式計(jì)算出功耗P:

　　P=(Vin-Vout)×Iout

　　然后,再選擇最高結(jié)溫.一般最高允許結(jié)溫為125℃.為了計(jì)算所需散熱器到環(huán)境的熱阻,應(yīng)將上述結(jié)溫的表示式整理為:

　　Rθsa=[(TJ-Ta)/Pd]-Rθjc-Rθcs

　　以下為根據(jù)此式列出的一個(gè)散熱器選擇的實(shí)例:

　　若MSK5101_3.3型穩(wěn)壓器的輸入Vin為+5V輸出Vout為+3.3V連續(xù)直流電流Iout為1A.環(huán)境溫度為+25℃,最高結(jié)溫為125℃.Rθjc為5℃/W,Rθsa為0.5℃/W.則:

　　P=(5V-3.3V)×1A=1.7W

　　Rθsa=[(125℃-25℃)/1.7W]-5℃/W-0.5℃/W=53.32℃/W

　　因此,在該例中,為了保證結(jié)溫不超過125℃,應(yīng)選用熱阻小于53℃/W的散熱器.

　　4 MSK5101-00的輸出電壓調(diào)整電路

　　MSK5101-00是一種輸出電壓可調(diào)的高性能穩(wěn)壓器.用它設(shè)計(jì)的輸出電壓調(diào)整電路如圖3所示.圖中,串聯(lián)電阻R1和R2應(yīng)根據(jù)所需通過的最小穩(wěn)壓器輸出電流(10mA)來選擇.

　　MSK5101系列穩(wěn)壓器是一種高導(dǎo)熱器件,外殼散熱器到內(nèi)部PN結(jié)的導(dǎo)熱通路非常短.該器件焊到電路板上時(shí),應(yīng)當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)的表面貼裝技術(shù).在大功率應(yīng)用中,印刷電路板上應(yīng)開一個(gè)導(dǎo)熱孔,以便外殼上的散熱器能將熱量傳導(dǎo)到外接散熱器上.外接散熱器必須接地,因?yàn)镸SK5101的地板面是接地的,用戶在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí),必須牢記這一點(diǎn).除此之外,印刷電路板上的布線也不能與器件的地板面相連.