辐射加固型可调稳压器LM117QML - SP的技术剖析与应用指南

在电子工程师的设计工作中，稳压器是不可或缺的关键元件。今天我们要深入探讨的是德州仪器（TI）推出的一款辐射加固型3端可调稳压器——LM117QML - SP。这款器件在卫星电力系统等特殊应用场景中展现出了卓越性能。

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一、LM117QML - SP的核心特性

LM117QML - SP稳压器的特性使其在恶劣环境下仍能保持出色的性能，具备以下显著特点：

辐射加固能力

该稳压器具有辐射硬度保证（RHA），能承受高达100 krad（Si）的总电离剂量（TID）。同时，它提供了高剂量率（HDR）选项，在50 - 300 rad（Si）/ s的剂量率下工作，以及低剂量率（LDR）选项，剂量率为10 mrad（Si）/ s。这种辐射加固能力使其特别适用于卫星等太空应用。

输出电流与电压可调

它能提供0.5 A或1.5 A的输出电流选项，输出电压可调节至最低1.2 V。这种灵活性使得工程师可以根据具体应用需求进行定制。

可靠的保护机制

电流限制随温度保持恒定，输出具备短路保护功能，还提供了全面的过载保护，如热过载保护和安全区保护，即使调整端子断开，所有过载保护电路仍能正常工作，大大提高了设备的可靠性。

二、LM117QML - SP的应用场景

卫星电力系统（EPS）

在卫星的复杂电力环境中，需要稳压器能够承受辐射并提供稳定的电源。LM117QML - SP凭借其出色的辐射抗性和稳定的输出性能，成为卫星电气系统的理想选择。

PWM控制器偏置电源

对于PWM控制器，需要精确的偏置电源来确保其正常工作。LM117QML - SP的高精度输出和良好的调节性能，能够满足PWM控制器对电源的严格要求。

三、LM117QML - SP的技术细节

工作原理与输出电压设置

LM117QML - SP是一款3端正电压线性稳压器，在输出和调整端子之间会产生一个标称值为1.25 V的参考电压 (V{REF})。通过两个外部电阻R1和R2，可以根据公式 (V{OUT }=V{REF }left(1+frac{R 2}{R 1}right)+I{ADJ} R 2) 设置输出电压。为了减小调整端电流 (I_{ADJ}) 带来的误差，设计上使所有静态工作电流返回输出，从而建立最小负载电流要求。

外部电容的使用

• 输入旁路电容：建议使用0.1 μF陶瓷圆盘或1 μF固体钽电容作为输入旁路电容，以确保在各种应用中都能稳定工作。特别是在使用调整或输出电容时，输入旁路电容的作用更为重要。
• 调整端旁路电容：将调整端接地旁路可以提高纹波抑制能力。使用10 μF旁路电容时，在任何输出电平下都可获得80 dB的纹波抑制。但需要注意，当使用旁路电容时，可能需要添加保护二极管，以防止电容通过内部低电流路径放电而损坏器件。
• 输出电容：虽然LM117QML - SP在无输出电容时也能稳定工作，但某些外部电容值可能会导致过度振荡，特别是在500 pF至5000 pF之间。使用1 μF固体钽电容（或25 μF铝电解电容）可以确保稳定性，并且增加负载电容大于10 μF还能进一步改善环路稳定性和输出阻抗。

负载调节

为了获得最佳的负载调节性能，连接在调整端子和输出端子之间的电流设置电阻（通常为240 Ω）应直接连接到稳压器的输出端，而不是靠近负载。这样可以避免线路压降影响参考电压，从而提高调节精度。对于不同的封装形式，如TO - 3和TO - 39，还需要注意布线长度和电阻的影响。

保护二极管的作用

当使用外部电容时，可能需要添加保护二极管来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。在LM117QML - SP中，对于25 μF或更小的输出电容，通常不需要使用二极管；而对于调整端旁路电容，在输出电压为25 V或更低且电容为10 μF时，也不需要额外的保护。

四、LM117QML - SP的规格参数

绝对最大额定值

在使用过程中，需要注意其绝对最大额定值，如输入 - 输出电压差为 - 0.3 V至40 V，存储温度范围为 - 65°C至150°C，最大结温为150°C等。超出这些范围可能会导致器件永久损坏。

ESD额定值

该器件的人体模型（HBM）静电放电额定值为±3000 V，在处理过程中需要采取适当的防静电措施，以避免ESD对器件造成损坏。

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4.25 V至41.25 V。在这些条件下工作，可以确保器件的性能和可靠性。

热信息

不同封装形式的热阻不同，如TO - 3（K）2引脚的结 - 环境热阻在静止空气中为39°C / W，而CFP SOIC（NAC）16引脚在500 LF / min空气流量下为80°C / W。了解这些热信息有助于进行散热设计。

五、典型应用电路

文档中给出了多种典型应用电路，如5 - V逻辑稳压器、慢启动15 - V稳压器、可调稳压器等。这些电路展示了LM117QML - SP的灵活性和多功能性，为工程师提供了丰富的设计参考。

六、设计建议

电源供应

输入电源的电压应确保不超过最大输入 - 输出压差，同时要满足最小压降要求，并尽量留有余量，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源超过6英寸时。

布局指南

在PCB布局时，要确保承载负载电流的走线足够宽，以减少寄生电感。尽量缩短从VOUT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，并将其尽量靠近IC。此外，还需要在VIN短路和ADJ引脚旁路电容放电等情况下添加保护二极管。

综上所述，LM117QML - SP稳压器以其出色的辐射抗性、灵活的输出设置和可靠的保护机制，为电子工程师在特殊环境下的设计提供了一个强大的工具。在实际应用中，工程师需要根据具体需求，合理选择参数和设计电路，以充分发挥该器件的性能。大家在实际设计中是否遇到过类似稳压器的应用难题呢？欢迎在评论区分享交流。