辐射加固型可调线性稳压器LM117HVQML - SP的技术剖析与应用指南

在电子设备的设计领域，尤其是对可靠性和稳定性要求极高的航天等特殊应用场景中，稳压器的性能起着至关重要的作用。今天，我们就来深入探讨一款备受关注的辐射加固型可调线性稳压器——LM117HVQML - SP。

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一、产品概述

LM117HVQML - SP是一款具有卓越性能的3端正电压线性稳压器，能够在1.2V至57V的输出范围内提供高达0.5A的电流。它的使用非常简便，仅需两个外部电阻就能轻松设置输出电压。而且，其线路和负载调节性能优于标准的固定稳压器。

这款稳压器采用“浮动”设计，仅关注输入 - 输出差分电压，这使得只要不超过最大输入 - 输出差分，它就能对数百伏的电源进行有效调节。同时，它还具备全面的过载保护功能，包括电流限制、热过载保护和安全区域保护，即使调整端断开，所有过载保护电路仍能正常工作。

二、关键特性

（一）辐射加固特性

它具有辐射硬度保证（RHA），总电离剂量（TID）可达100 krad(Si)，并提供高剂量率（HDR）50 - 300 rad(Si)/s和低剂量率（LDR）10 mrad(Si)/s两种选择，这使得它在辐射环境下依然能稳定工作，非常适合航天卫星等应用场景。

（二）输出特性

1. 可调输出：输出电压可低至1.2V，并且能够在较宽的范围内进行调节，满足不同的应用需求。
2. 输出电流：指定输出电流为0.5A，能够为负载提供稳定的功率支持。
3. 电流限制：电流限制不受温度影响，确保在不同的工作温度下都能稳定工作。
4. 短路保护：输出具备短路保护功能，有效保护稳压器和负载免受短路故障的影响。

三、应用领域

LM117HVQML - SP的典型应用场景是卫星电力系统（EPS）。在卫星这样的复杂环境中，对电源的稳定性和可靠性要求极高，而这款稳压器的辐射加固特性和全面的保护功能使其能够胜任这一任务。

四、技术规格详解

（一）绝对最大额定值

在使用稳压器时，必须严格遵守绝对最大额定值，否则可能会导致设备永久性损坏。LM117HVQML - SP的输入 - 输出电压差分范围为 - 0.3V至60V，存储温度范围为 - 65°C至150°C，最大结温为150°C，引脚温度（金属封装）为300°C。

（二）ESD额定值

其人体模型（HBM）静电放电额定值为±2000V，这意味着在操作过程中需要注意静电防护，以避免静电对设备造成损坏。

（三）推荐工作条件

推荐的工作温度范围为 - 55°C至125°C，输入电压范围为4.25V至60V。在这个范围内使用稳压器，能够保证其性能的稳定性和可靠性。

（四）热信息

不同封装的热阻不同，例如TO - 39（NDT）3引脚封装在静止空气中的结 - 环境热阻为186°C/W，在500 LF/min空气流中的结 - 环境热阻为64°C/W；CFP（NAC）16引脚封装在静止空气中的结 - 环境热阻为130°C/W，在500 LF/min空气流中的结 - 环境热阻为80°C/W。了解这些热信息有助于在设计散热系统时做出合理的选择。

（五）电气特性

包括参考电压、线路调节、负载调节、热调节、输出短路电流、纹波抑制等参数。这些参数在不同的测试条件下有不同的取值范围，例如参考电压在不同的输入 - 输出差分电压和温度条件下，其值在1.2V至1.45V之间变化。

（六）参数漂移

在寿命测试中，一些参数会发生漂移，如参考电压、线路调节、调整引脚电流等。了解这些参数漂移情况有助于评估设备在长期使用过程中的性能稳定性。

（七）质量一致性检验

按照MIL - STD - 883方法5005进行分组检验，包括静态测试、动态测试、功能测试和开关测试等，在不同的温度条件下（25°C、125°C、 - 55°C）进行，以确保产品质量符合标准。

（八）典型特性

通过一系列的图表展示了负载调节、电流限制、调整电流、压差电压、温度稳定性、最小工作电流、纹波抑制、线路瞬态响应、负载瞬态响应等典型特性。这些特性直观地反映了稳压器在不同工作条件下的性能表现。

五、设计与应用要点

（一）设置输出电压

在实际应用中，LM117HVQML - SP在输出和调整端之间会产生一个标称1.25V的参考电压 (V{REF}) ，输出电压可以通过公式 (V{OUT }=V{REF }left(1+frac{R 2}{R 1}right)+I{ADJ} R 2) 计算得出。为了减小调整引脚电流 (I{ADJ}) 带来的误差，需要确保输出有足够的负载电流。可以通过合理选择电阻分压器，使其能够吸收最大指定输出负载电流5mA（标称），这样既能满足最小负载电流要求，又能减小 (I{ADJ}) 误差项。

（二）负载调节

要获得最佳的负载调节性能，连接在调整端和输出端之间的电流设置电阻（通常为240Ω）应直接连接到稳压器的输出（外壳），而不是靠近负载。这样可以避免线路压降对参考电压产生影响，从而提高调节精度。对于TO - 39封装，还需要注意尽量减小输出引脚的线长，并且可以将R2的接地端靠近负载接地，以实现远程接地感应，进一步提高负载调节性能。

（三）外部电容

1. 输入旁路电容：建议使用输入旁路电容，0.1μF的陶瓷电容或1μF的固体钽电容适用于大多数应用场景。当设备距离输入滤波电容超过6英寸时，输入旁路电容尤为重要。
2. 调整端旁路电容：调整端可以接地旁路，以提高纹波抑制能力。使用10μF的旁路电容可以在任何输出电平下获得80dB的纹波抑制比，但超过10μF后，在120Hz以上的频率下对纹波抑制的改善效果不明显。
3. 输出电容：虽然LM117HVQML - SP在没有输出电容的情况下也能稳定工作，但某些外部电容值（500pF至5000pF）可能会导致过度振荡。建议在输出端使用1μF的固体钽电容（或25μF的铝电解电容），以确保稳定性。增加负载电容大于10μF可以进一步提高环路稳定性和输出阻抗。

（四）保护二极管

当使用外部电容时，有时需要添加保护二极管，以防止电容通过低电流点向稳压器放电。例如，当输出电容连接到稳压器且输入短路时，输出电容会向稳压器输出放电，可能会损坏IC。对于输出电容为25μF或更小的情况，通常不需要使用二极管；而对于调整端旁路电容，在输出电压大于25V且电容值较大时，需要添加保护二极管。

六、典型应用电路

文档中给出了多种典型应用电路，如1.2V - 45V可调稳压器、数字选择输出、5V逻辑稳压器带电子关断、慢开启15V稳压器、可调稳压器带改善纹波抑制、高稳定性10V稳压器、高电流可调稳压器、0V - 30V稳压器、功率跟随器、5A恒压/恒流稳压器、1A电流稳压器、1.2V - 20V稳压器带最小编程电流、高增益放大器、低成本3A开关稳压器、4A开关稳压器带过载保护、精密电流限制器、跟踪预稳压器、可调多片板载稳压器带单控制、交流电压稳压器、12V电池充电器、50mA恒流电池充电器、可调4A稳压器、电流限制6V充电器等。这些应用电路为工程师在不同的设计场景中提供了参考。

七、电源供应与布局建议

（一）电源供应

输入电源的电压应确保不超过最大输入 - 输出差分电压，并且尽量满足最小压差电压要求，同时保留一定的余量，以保证稳压器正常工作。建议使用输入电容，特别是当输入引脚距离电源较远时。

（二）布局

在PCB布局时，要确保承载负载电流的走线足够宽，以减少寄生走线电感。尽量缩短从 (V{OUT}) 到ADJ的反馈环路，以提高稳定性。为了提高电源抑制比（PSRR），可以在ADJ引脚放置旁路电容，并使其尽可能靠近IC。当 (V{IN}) 短路到地时，需要在 (V{OUT}) 到 (V{IN}) 之间放置外部二极管，以保护IC；当ADJ引脚放置大旁路电容且 (V{OUT}) 短路到地时，需要在ADJ到 (V{OUT}) 之间放置外部二极管。这些二极管应靠近相应的引脚，以提高其有效性。

八、器件与文档支持

（一）器件支持

需要注意TI对于第三方产品的免责声明，TI不保证第三方产品的适用性或提供相关担保。

（二）文档支持

提供了一系列相关文档，如LM117HVQML - SP的中子位移损伤（NDD）特性、芯片数据手册、高可靠性零件编号系统、可调IC电源稳压器的应用、提高电源可靠性的方法、电压稳压器微调的新生产技术、LDO基础知识等。

（三）文档更新通知

可以通过ti.com上的设备产品文件夹订阅更新通知，每周接收产品信息的变化摘要，并查看修订文档中的修订历史。

（四）支持资源

TI E2E™支持论坛是工程师获取快速、可靠答案和设计帮助的重要途径，可以搜索现有答案或提出自己的问题。

（五）静电放电注意事项

由于该集成电路容易受到静电放电（ESD）的损坏，因此在操作过程中需要采取适当的预防措施，避免因ESD导致设备性能下降或完全失效。

九、总结

LM117HVQML - SP是一款性能卓越、功能强大的辐射加固型可调线性稳压器，适用于对电源稳定性和可靠性要求极高的卫星等应用场景。在设计过程中，工程师需要充分了解其技术规格和应用要点，合理选择外部元件，优化PCB布局，以确保稳压器能够发挥最佳性能。同时，要关注器件和文档支持，及时获取最新信息，解决设计过程中遇到的问题。希望本文能为电子工程师在使用LM117HVQML - SP进行设计时提供有价值的参考。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。