ADP7104：高性能CMOS LDO的全面解析

在电子设计领域，线性稳压器是不可或缺的组件，它能够为各种电路提供稳定的电源。ADP7104作为一款CMOS低 dropout 线性稳压器，以其出色的性能和丰富的特性，在众多应用场景中展现出强大的优势。本文将对ADP7104进行全面解析，帮助电子工程师更好地了解和应用这款产品。

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一、产品概述

ADP7104是一款工作电压范围为3.3 V至20 V的CMOS低 dropout 线性稳压器，能够提供高达500 mA的输出电流。它采用先进的专有架构，具有高电源抑制比、低噪声等优点，仅需一个1 µF的陶瓷输出电容，就能实现出色的线路和负载瞬态响应。该产品有七种固定输出电压选项（1.5 V、1.8 V、2.5 V、3 V、3.3 V、5 V和9 V）以及一个可调版本，输出电压范围为1.22 V至 (V{IN }-V{DO }) 。

二、产品特性

（一）电气特性

1. 输入输出参数：输入电压范围为3.3 V至20 V，最大输出电流可达500 mA。固定输出版本的噪声低至15 µV rms，在10 kHz、 (V_{OUT }=3.3 ~V) 时，电源抑制比（PSRR）性能达到60 dB。
2. 精度与稳定性：初始精度为±0.8%，在不同的温度和负载条件下，精度也能保持在较好的水平。例如，在 (T{J}=-40^{circ} C) 至 +125°C 范围内，精度为−2% 至 +1%；在 (T{J}=0^{circ} C) 至 +85°C 范围内，精度为−1.25% 至 +1%。
3. 低功耗特性：静态电流低，在 (V{IN}=5 ~V) 、500 mA负载时， (I{GND}=900 mu A) ；关机电流小于40 μA（ (V_{IN}=12 ~V) ）。

（二）保护特性

1. 反向电流保护：内置反向电流保护电路，当输出电压大于输入电压时，能防止电流通过功率元件反向流动。
2. 过流与过热保护：具有折返式电流限制和热过载保护功能。当输出负载达到775 mA（典型值）时，输出电压会降低以维持恒定的电流限制；当结温超过150°C（典型值）时，输出会关闭，直到结温降至135°C以下才会重新开启。

（三）其他特性

1. 可调节输出：通过外部反馈分压器，可调版本的输出电压范围为1.22 V至 (V{IN }-V{DO }) 。
2. 可编程功能：用户可编程的精密欠压锁定（UVLO）/使能功能，方便实现多个电源的排序。
3. 电源良好指示：提供电源良好（PG）引脚，用于指示输出状态。当器件处于关机、限流、热关断状态或输出电压低于标称值的90%时，PG引脚会立即变为低电平。

三、典型应用电路

（一）固定输出电压电路

图1展示了ADP7104固定输出电压为5 V的典型应用电路。该电路结构相对简单，通过合理选择电阻和电容，能够为负载提供稳定的5 V电源。

（二）可调输出电压电路

图2为ADP7104可调输出电压为5 V的典型应用电路。通过外部电阻分压器，可以灵活调整输出电压，满足不同应用的需求。

四、规格参数

（一）电气规格

在 (V{IN }=(V{OUT }+1 ~V)) 或3.3 V（取较大值）、 (EN=V{IN}) 、 (I{OUT }=10 ~mA) 、 (C{IN}=C{OUT}=1) uF、 (T_{A}=25^{circ} C) 的条件下，ADP7104的各项电气参数表现良好。例如，热关断阈值为150°C，热关断迟滞为15°C；UVLO阈值上升为1.18 - 1.28 V，下降为1.13 V；输出噪声在不同输入输出电压组合下，范围为15 - 65 µV rms；PSRR在不同频率和电压条件下，表现出较好的抑制能力。

（二）电容规格

输入和输出电容的最小电容值必须大于0.7 μF，电容的等效串联电阻（ESR）范围为0.001 - 0.2 Ω。推荐使用X7R和X5R类型的电容器，不建议使用Y5V和Z5U电容器。

（三）绝对最大额定值

VIN到GND的电压范围为−0.3 V至 +22 V，VOUT到GND的电压范围为−0.3 V至 +20 V，EN/UVLO到GND的电压范围为−0.3 V至VIN，PG到GND的电压范围为−0.3 V至VIN，SENSE/ADJ到GND的电压范围为−0.3 V至VOUT。存储温度范围为−65°C至 +150°C，工作结温范围为−40°C至 +125°C。

五、工作原理

ADP7104内部由参考电压源、误差放大器和PMOS功率晶体管组成。输出电流通过PMOS功率器件提供，误差放大器将参考电压与输出反馈电压进行比较，并放大差值。当反馈电压低于参考电压时，PMOS器件的栅极电压降低，允许更多电流通过，从而提高输出电压；反之，当反馈电压高于参考电压时，栅极电压升高，通过的电流减少，输出电压降低。

六、应用信息

（一）电容选择

1. 输出电容：ADP7104设计用于与小型陶瓷电容器配合使用，推荐使用最小1 µF、ESR为1 Ω或更小的电容，以确保LDO控制环路的稳定性。较大的输出电容值可以改善对负载电流大变化的瞬态响应。
2. 输入旁路电容：在VIN和GND之间连接一个1 µF的电容，可以降低电路对印刷电路板（PCB）布局的敏感性，特别是在遇到长输入走线或高源阻抗时。如果需要大于1 µF的输出电容，输入电容也应相应增加。

（二）可编程欠压锁定（UVLO）

通过EN/UVLO引脚，用户可以设置上下阈值，实现对VOUT引脚的启用和禁用。当EN/UVLO引脚电压低于1.22 V时，LDO禁用；当电压高于1.22 V时，LDO启用，并提供10 µA的迟滞电流，以防止因EN引脚噪声导致的开关振荡。

（三）电源良好特性

PG引脚作为电源良好指示，需要一个外部上拉电阻连接到 (V_{IN}) 或 (Vout) 。当器件处于关机、限流、热关断状态或输出电压低于标称值的90%时，PG引脚立即变为低电平。

（四）可调版本的噪声降低

对于可调版本的ADP7104，可以通过在输出电压设置电阻分压器中添加 (C{NR}) 和 (R{NR}) 来降低输出电压噪声。通过合理选择 (C{NR}) 和 (R{NR}) 的值，可以将可调LDO的噪声降低到接近固定输出版本的水平。

（五）热考虑

在低输入 - 输出电压差的应用中，ADP7104的散热较少。但在高温环境或高输入电压的应用中，需要进行热分析，以确保结温不超过125°C。可以通过增加PCB上的铜面积来改善散热，同时根据环境温度、功率耗散和热阻等参数，计算结温并选择合适的PCB铜尺寸。

七、PCB布局考虑

为了提高ADP7104的性能，在PCB布局时，应将输入电容尽可能靠近 (VIN) 和GND引脚，输出电容尽可能靠近 (V_{OUT }) 和GND引脚。使用0805或0603尺寸的电容器和电阻器，可以在面积有限的电路板上实现最小的占位解决方案。

八、总结

ADP7104以其出色的电气性能、丰富的保护特性和灵活的可编程功能，成为众多对噪声敏感应用的理想选择。在通信、医疗、工业和仪器仪表等领域，ADP7104都能为电路提供稳定可靠的电源。电子工程师在设计过程中，应根据具体应用需求，合理选择输出电压选项、电容规格和PCB布局，以充分发挥ADP7104的优势。你在使用ADP7104的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。