深入解析Microchip TC1303/TC1304：双输出稳压器的卓越之选

在电子设计领域，电源管理是一个至关重要的环节。对于需要多电压轨的设备，选择一款合适的稳压器至关重要。Microchip的TC1303/TC1304系列双输出稳压器，以其高性能、高集成度和丰富的功能，成为众多应用的理想选择。

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一、产品概述

TC1303/TC1304将一个500 mA同步降压稳压器和一个300 mA低压差稳压器（LDO）与电源良好监测器相结合，为需要多个电源电压的设备提供了高度集成的解决方案。这种独特的组合为需要一个较低处理器核心电压和一个较高偏置电压的双输出电压应用提供了最低的系统成本。

二、产品特性

1. 双输出调节器

具有500 mA降压稳压器和300 mA低压差稳压器，能够满足不同负载的需求。

2. 电源良好输出

带有300 ms延迟，可用于处理器复位，确保系统的稳定运行。

3. 低静态电流

总设备静态电流典型值为65 μA，有助于降低功耗。

4. 独立关断功能

TC1303的降压和LDO输出可独立关断，方便进行电源管理。

5. 内部补偿

两个输出均采用内部补偿，简化了设计过程。

6. 同步降压稳压器特性

• 典型效率超过90%，提高了能源利用率。
• 2.0 MHz固定频率PWM（重载），提供低噪声、小尺寸解决方案。
• 自动PWM到PFM模式转换，在轻载时降低功耗。
• 输出电压可调（0.8V至4.5V），也有标准固定输出电压可选。

  7. 低压差稳压器特性

• 典型低压差电压为137 mV（200 mA负载）。
• 提供标准固定输出电压（1.5V、1.8V、2.5V、3.3V）。

  8. 电源良好功能

• TC1303A监测降压输出功能。
• TC1303B监测LDO输出功能。
• TC1303C和TC1304监测降压和LDO输出功能。

  9. 顺序启动和关断（TC1304）

  确保系统的有序启动和关闭，提高系统的稳定性。

  10. 小封装选项

  提供10引脚3x3 DFN或MSOP封装，节省电路板空间。

  11. 宽工作温度范围

  -40°C至+125°C，适用于各种恶劣环境。

  12. 保护功能

  包括欠压锁定（UVLO）、输出短路保护和过温保护，保障设备的安全运行。

三、电气特性

1. 绝对最大额定值

• 输入电压范围：VIN - AGND最大为6.0V。
• 其他I/O引脚电压范围：(AGND - 0.3V)至(VIN + 0.3V)。
• LX到PGND电压范围：-0.3V至(VIN + 0.3V)。
• PGND到AGND电压范围：-0.3V至+0.3V。
• 输出短路电流：连续。
• 功耗：内部限制。
• 存储温度范围：-65°C至+150°C。
• 施加电源时的环境温度范围：-40°C至+85°C。
• 工作结温范围：-40°C至+125°C。
• 所有引脚的ESD保护（HBM）：3 kV。

  2. DC特性

• 输入电压范围：2.7V至5.5V。
• 最大输出电流：降压稳压器500 mA，LDO 300 mA。
• 关断电流：典型值为0.05 μA。
• 工作静态电流：TC1303A、B典型值为65.0 μA，TC1303C、TC1304典型值为70.1 μA。
• 同步降压稳压器静态电流：典型值为38 μA。
• LDO静态电流：典型值为46 μA。
• 关断/UVLO/热关断特性：包括逻辑输入电压低、高，输入泄漏电流，热关断温度和滞后，欠压锁定电压和滞后等参数。
• 同步降压稳压器特性：输出电压范围、参考反馈电压、反馈输入偏置电流、输出电压容差、线路调节、负载调节、压差电压、内部振荡器频率、启动时间、RDSon等参数。
• LDO输出特性：输出电压容差、温度系数、线路调节、负载调节、压差电压、电源抑制比、输出噪声等参数。
• 输出短路电流（平均）：240 mA。
• 唤醒时间：31至100 μs。
• 建立时间：100 μs。
• 电源良好（PG）特性：电压范围、阈值低、阈值高、阈值滞后、阈值温度系数、延迟时间、有效超时时间、输出电压低、输出电压高等参数。

四、典型性能曲线

文档中提供了一系列典型性能曲线，展示了不同参数随环境温度、输入电压和输出电流的变化情况。这些曲线对于工程师在设计过程中评估和优化电路性能非常有帮助。例如，效率曲线可以帮助工程师选择合适的输入电压和负载电流，以实现最高的能源利用率；静态电流曲线可以帮助工程师评估设备在不同工作条件下的功耗。

五、引脚描述

1. TC1303引脚

• SHDN2：LDO输出的低电平有效关断输入引脚。
• VIN2：LDO电源输入引脚。
• VOUT2：LDO输出电压引脚。
• PG：电源良好输出引脚。
• AGND：模拟接地引脚。
• VFB/VOUT1：降压反馈电压（可调版本）/降压输出电压（固定版本）引脚。
• SHDN1：降压稳压器输出的低电平有效关断输入引脚。
• VIN1：降压稳压器电源输入引脚。
• LX：降压电感输出引脚。
• PGND：电源接地引脚。
• EP：DFN封装的外露焊盘，用于散热，电气上连接到AGND。

  2. TC1304引脚

• SHDN：降压稳压器和LDO输出的低电平有效关断输入引脚，可启动顺序上下电。
• 其他引脚与TC1303类似。

六、详细描述

1. 同步降压稳压器

• 能够在宽输入和输出电压范围内提供500 mA连续输出电流。
• 输出电压范围为0.8V至4.5V。
• 自动选择最有效的工作模式：重载时采用2.0 MHz固定频率PWM模式，轻载时自动切换到PFM模式，以降低功耗。
• 输出受过流、短路和过温保护。

  2. 低压差稳压器（LDO）

• 300 mA低压差线性稳压器，只需一个1 μF外部电容即可提供稳定的输出电压。
• 输出电压固定可选，范围为1.5V至3.3V。
• 采用陶瓷输出电容，具有低输出噪声和低成本的优点。
• 典型静态电流小于40 μA，典型压差电压为137 mV（200 mA负载）。
• 输出受电流和过温保护。

  3. 电源良好功能

• 基于降压稳压器输出电压、LDO输出电压或两者的组合生成电源良好（PG）输出信号。
• 当监测的输出电压高于电源良好阈值（典型为94%的VOUTX）时，产生约262 ms的固定延迟时间。
• 当监测的输出电压低于电源良好阈值时，PG输出信号变为低电平。
• 电源良好电路在检测到输出电压下降时有165 μs的延迟，有助于提高抗噪声能力。

  4. 电源良好输出选项

• TC1303A：仅监测降压稳压器输出电压。
• TC1303B：仅监测LDO输出电压。
• TC1303C和TC1304：监测降压和LDO输出电压。

  5. TC1304顺序

• TC1304具有集成的顺序选项，通过SHDN输入引脚控制LDO输出和降压稳压器输出的顺序启动和关闭。
• 启动时，先开启LDO输出，延迟开启降压稳压器输出，直到LDO输出稳定。
• 关机时，先关闭降压稳压器输出，再关闭LDO输出。

  6. 软启动

• TC1303/TC1304的两个输出在启动时都受到控制，在VIN上升超过UVLO电压或SHDN1或SHDN2启用时，启动过程中VOUT1或VOUT2的过冲小于1%。

  7. 过温保护

• 集成过温保护电路，当结温超过典型的165°C阈值时，设备自动关闭。
• 当结温冷却到约155°C时，设备自动重启。

七、应用电路与问题

1. 典型应用

• 适用于单节锂离子电池供电应用、USB供电应用、三节镍氢或镍镉电池应用以及3V至5V稳压输入应用。
• 10引脚MSOP和3x3 DFN封装提供了小尺寸和最少的外部组件。

  2. 固定输出应用

• 典型的VOUT1固定输出电压应用，只需一个4.7 μF的VIN1陶瓷输入电容、4.7 μF的VOUT1陶瓷电容、1.0 μF的VOUT2陶瓷电容和4.7 μH的电感。
• 输入电压范围为2.7V至4.2V，VOUT1为1.5V（500 mA），VOUT2为2.5V（300 mA）。

  3. 可调输出应用

• 降压稳压器输出电压可通过两个外部电阻作为分压器进行调节。
• 推荐顶部电阻分压器值为200 kΩ，底部电阻分压器可根据公式计算。
• 可调输出应用需要额外的R - C补偿，以确保降压稳压器控制回路的稳定性。

  4. 输入和输出电容选择

• 输入电容：建议在VIN1引脚使用至少4.7 μF的电容，对于高源阻抗或长引线的应用，应增加电容值。
• 输出电容：降压稳压器输出电容推荐使用4.7 μF的低ESR电解或陶瓷电容，LDO输出电容推荐使用1 μF的电容。

  5. 电感选择

• 推荐使用4.7 μH的电感以降低噪声。
• 电感的最大直流电流额定值应至少等于降压稳压器的最大负载电流加上电感纹波电流的一半。
• 电感的直流电阻应小于200 mΩ，以提高整体效率。

  6. 热计算

• 降压稳压器输出：通过计算功耗并应用封装热阻，可以估算结温。
• LDO输出：内部功耗是输入电压、输出电压和输出电流的函数。

  7. PCB布局信息

• 分离模拟地（AGND）和电源地（PGND），以减少开关频率噪声对LDO输出的影响。
• 输入电容、降压稳压器输出电容和电感应靠近各自的引脚，以减少走线长度。
• LDO可选输入电容和LDO输出电容应连接到AGND平面。
• 模拟地平面和电源地平面应在一点连接。

八、封装信息

1. 封装标记信息

• 10引脚MSOP和10引脚DFN封装有特定的标记规则，用于表示器件型号、输出电压配置等信息。

  2. 封装尺寸和图纸

• 文档提供了10引脚DFN和10引脚MSOP封装的详细尺寸和图纸，方便工程师进行电路板设计。

九、总结

Microchip的TC1303/TC1304系列双输出稳压器以其丰富的功能、高性能和小封装尺寸，为需要多电压轨的应用提供了理想的解决方案。无论是在便携式设备、USB供电设备还是医疗仪器等领域，都能发挥出色的性能。在设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择输出电压、电容和电感等参数，并注意PCB布局，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用TC1303/TC1304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。