‌L99VR02J汽车线性稳压器关键技术解析与应用指南

STMicroelectronics L99VR02J线性稳压器可提供高达500mA的负载电流。此低压差 (LDO) 稳压器的工作电源电压范围为2.15V至28V直流电源，温度范围为-40°C至175°C。此稳压器既可采用后置稳压方式直接连接电池，也可连接至预调节电压。L99VR02J稳压器可通过SELx引脚进行配置，以生成固定、可选的输出电压（0.8V、1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、2.8V、3.3V或5V）。

数据手册：*附件：STMicroelectronics L99VR02J线性稳压器数据手册.pdf

L99VR02J稳压器符合AEC-Q100标准，具有热关断和短路电流限制、欠压锁定 (UVLO) 和可编程短路输出电流功能。L99VR02J稳压器非常适合用于汽车应用，采用PowerSSO-12封装。

特性

• 允许电池和后置稳压工作模式
• 低压差电压
• 输出电压精度：±2%
• 使能输入，用于启用/禁用稳压器
• 输出电压监视，复位输出功能
• 可忽略ESR对负载电容器输出电压稳定性的影响
• 通过外部电容器进行可编程自主调度
• 欠压闭锁 (UVLO)
• 符合AEC-Q100标准
• 快速输出放电
• 热关断和短路电流限制
• 高级热警告和输出过电压诊断
• 可编程短路输出电流

功能框图

应用电路图

负载调节测试电路

L99VR02J汽车线性稳压器关键技术解析与应用指南‌

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‌一、产品概述与核心特性‌

‌L99VR02J‌是STMicroelectronics推出的汽车级低功耗线性稳压器，采用PowerSSO-12封装，专为严苛的汽车电子环境设计。其核心特性包括：

• ‌宽输入电压范围‌：2.15 V至28 V（工作电压），耐受40 V负载突降。
• ‌可配置输出电压‌：通过SELx引脚选择8种固定输出电压（0.8 V/1.2 V/1.5 V/1.8 V/2.5 V/2.8 V/3.3 V/5 V），精度达±2%。
• ‌高输出能力‌：持续输出电流500 mA，静态电流低至1 μA（禁用时）。
• ‌全面保护功能‌：过温保护、可编程短路电流（120 mA至815 mA）、欠压锁定（UVLO）及快速输出放电。

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‌二、关键技术参数深度解析‌

‌ 2.1 绝对最大额定值（表2） ‌

• ‌ VS（供电电压） ‌：
  • 直流范围：-0.3 V至28 V
  • 瞬态负载突降（t<400 ms）：40 V
• ‌ VO（输出电压） ‌：-0.3 V至6 V
• ‌ESD防护‌：HBM ±2 kV，CDM ±500 V（角引脚±750 V）

‌设计提示‌：需确保输入电压不超过28 V直流限值，瞬态冲击需通过TVS管抑制。

‌ 2.2 电气特性（表5） ‌

1. ‌输出电压精度‌：
   • 例：SELx=[0,0,0]时，VO=0.8 V（0.784 V~0.816 V）
2. ‌静态与动态性能‌：
   • ‌静态线性调整率‌：ΔVO/VO ≤1%（VS=VS_Low~18 V）
   • ‌压差电压‌：IO=500 mA时，VO=5 V对应Vdp≤500 mV
3. ‌短路电流配置‌：
   • ‌Ishort引脚接地‌：典型值120 mA
   • ‌Ishort引脚悬空‌：典型值815 mA

‌ 2.3 热管理参数（表3-4） ‌

• ‌热阻‌：RθJA=25.5°C/W（四层板实测）
• ‌温度阈值‌：
  • 热警告（Twarn）：150 °C（典型值）
  • 热关断（Tprot）：175 °C（最低值）

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‌三、功能模块设计指南‌

‌ 3.1 输出电压选择（表12） ‌

通过SEL1/2/3引脚组合设定电压（例：[1,0,0]→2.5 V），配置在EN上升沿时锁定。

‌3.2 可编程短路保护‌

通过Ishort引脚外接电阻Rsh调整短路电流（图34），悬空时默认最大值。

‌3.3 看门狗与复位电路‌

• ‌看门狗超时‌：由VCW引脚电容Ctw设置，计算公式：
  Twop=Td+Twol=(Vwhth−Vwlth)×CtwICWd+(Vwhth−Vwlth)×CtwICWc**T**w**o**p**​**=**T**d**​**+**T**w**o**l**​**=**I**C**W**d**​**(**V**w**h**t**h**​**−**V**wlt**h**​**)**×**C**tw**​**​**+**I**C**W**c**​**(**V**w**h**t**h**​**−**V**wlt**h**​**)**×**C**tw**​**​**
• ‌复位触发‌：当VO低于VO_th（如3.3 V对应2.97 V）时，RST输出拉低。

‌3.4 热警告与过压检测‌

• ‌TW引脚双重功能‌：
  • 结温>150 °C时输出低电平
  • 过压时输出方波（周期Tw_per=160 µs）

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‌四、典型应用电路设计‌

‌ 4.1 基础配置（图31） ‌

• ‌输入电容‌：C1≥4.7 µF（陶瓷）+100 nF（就近VS引脚）
• ‌输出电容‌：CO≥3.3 µF（低ESR陶瓷），确保稳定性。

‌ 4.2 后级调节模式（图32） ‌

适用于预稳压场景，连接DC/DC输出至VS引脚，显著降低功率损耗。

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‌五、安全机制与ISO 26262支持‌

尽管未作为安全元件设计，但通过以下机制支持功能安全：

• ‌SM1‌：过热警告（TW引脚）→覆盖SR-004
• ‌SM2‌：过热关断→覆盖SR-001
• ‌SM5‌：输出电压监控（欠压）→覆盖SR-002

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‌六、设计要点与规避误区‌

1. ‌布局优化‌：
   • 功率路径短且宽，热过孔直接连接散热焊盘。
2. ‌使能控制‌：
   • VEN_high≥1.5 V，避免在VS<1.5 V时激活EN。
3. ‌故障诊断‌：
   • 结合TW方波判断过压，通过RST状态监测系统异常。