MCP1790/MCP1791：高性能高电压稳压器的详细解析

在电子设计领域，稳压器是不可或缺的关键组件，它能为各种电子设备提供稳定的电源。MCP1790/MCP1791作为一款高性能的高电压稳压器，凭借其出色的特性和广泛的应用场景，受到了众多电子工程师的青睐。本文将对MCP1790/MCP1791进行全面深入的剖析，希望能为各位工程师在实际设计中提供有价值的参考。

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一、产品概述

MCP1790/MCP1791是Microchip Technology Inc.推出的高输入电压稳压器，能够提供高达70 mA的电流，输出电压最高可达5.0V。其输入电压工作范围为6.0V - 30V，绝对最大输入电压为48V，这使得它非常适合用于汽车和商业12/24 VDC系统。MCP1790为3引脚版本，而MCP1791为5引脚版本，后者增加了关机输入信号和电源良好输出信号等功能。

二、产品特性

2.1 电气特性

• 宽电压范围：具有6.0V - 30.0V的宽稳态电源电压，能承受48V（43.5V ±10%）的负载突降保护（<500 ms，重复率30秒），适用于复杂的电源环境。
• 低静态电流：典型静态电流仅70 µA，关机静态电流典型值为10 µA，有助于降低功耗，延长设备的电池续航时间。
• 高精度输出：在温度范围内输出电压公差为±2.5%，负载调节率典型值为±0.2%，线路调节率典型值为±0.0002%/V，能提供稳定、精确的输出电压。
• 高输出电流：在+125°C结温下，最大输出电流可达70 mA，满足大多数应用的电流需求。
• 高电源抑制比：典型值为 -90 dB@100 Hz，能有效抑制电源纹波，提高电源质量。

2.2 保护特性

• 热过载保护：内置热过载保护功能，典型结温达到+157°C时会自动关机，当结温下降到137°C（典型）时恢复工作，确保设备在高温环境下的安全性和可靠性。
• 短路保护：具有内部短路电流限制功能，对于+5V选项，典型短路电流限制为120 mA，还具备短路电流折返功能，可有效保护设备免受短路损坏。

2.3 电容兼容性

该稳压器与1 µF - 1000 µF的钽电容和电解电容，以及4.7 µF - 1000 µF的陶瓷电容都能稳定配合工作，为工程师在电容选择上提供了更多的灵活性。

三、引脚说明

3.1 MCP1790引脚

MCP1790为3引脚器件，引脚功能如下：	引脚编号	引脚符号	功能
1	VIN	未调节的电源电压输入
2（Tab）	GND	接地端
3	VOUT	调节后的输出电压

3.2 MCP1791引脚

MCP1791为5引脚器件，引脚功能如下：	引脚编号	引脚符号	功能
1	SHDN	关机输入信号，低电平有效
2	VIN	未调节的电源电压输入
3	GND	接地端
4	VOUT	调节后的输出电压
5	PWRGD	电源良好开漏输出信号
Tab	-	连接到地

四、工作原理及关键特性详解

4.1 启动过程

在启动阶段，设备需要至少6.0V的输入电压才能开始工作。在掉电模式下，VIN监测功能会关闭。

4.2 热关断

当热保护电路检测到结温超过典型值157°C时，稳压器会自动关机，以防止设备过热损坏。当结温下降到137°C（典型）时，设备会自动恢复工作。

4.3 输出电压

MCP1790/MCP1791提供固定输出电压配置，标准输出电压为3.0V、3.3V和5.0V，满足不同应用的需求。

4.4 外部保护

• 负载突降保护：稳压器能够承受48V（43.5V ±10%）的负载突降瞬变，持续时间为500 ms，重复率为30秒。为了进一步增强保护效果，建议在VBB和地之间添加外部瞬态抑制器，并在电池电源和VIN引脚之间串联一个低阻值电阻，以限制电气瞬变引起的电流和电压。
• 反电池保护：可以使用外部反电池阻塞二极管来提供极性保护，防止电池反接对设备造成损坏。

4.5 关机功能

MCP1791的SHDN引脚为低电平有效输入信号，当SHDN输入信号大于2.40V时，稳压器输出电压启用；当SHDN输入信号小于等于0.8V时，稳压器进入关机模式，此时PWRGD输出信号也会变为低电平，稳压器进入低静态电流状态，典型静态电流为10 µA。

4.6 电源良好输出

MCP1791的PWRGD引脚是一个开漏输出信号，用于指示稳压器输出电压是否在其标称调节值的90%（典型）范围内。PWRGD阈值具有典型2%的迟滞值，当输出电压上升超过90% +3%（最大迟滞）时，PWRGD输出信号会在30 µs后变为高电平；当输出电压下降到90%以下时，PWRGD输出信号会在235 µs后变为低电平。

五、应用电路及功率计算

5.1 典型应用

MCP1790/MCP1791常用于电压调节，其高电压输入能力和热保护特性使其非常适合汽车和24V工业应用，如低电压交流供电的火灾报警器、CO₂传感器、HVAC控制、汽车电子、汽车附件电源适配器、电子恒温器控制以及微控制器电源等。

5.2 功率计算

• 功率耗散：MCP1790/MCP1791的内部功率耗散是输入电压、输出电压和输出电流的函数。可以使用公式 (P{LDO}=(V{IN(MAX)}-V{OUT(MIN)})×I{OUT(MAX)}) 来计算LDO的内部功率耗散。
• 结温估计：为了估计MCP1790/MCP1791的内部结温，需要将总内部功率耗散乘以结到环境的热阻（(Rtheta{JA})）。可以使用公式 (T{J(MAX)}=P{TOTAL}×Rtheta{JA}+T_{AMAX}) 来计算最大连续结温。
• 最大功率耗散：给定结到环境的热阻和应用的最大环境温度，可以使用公式 (P{D(MAX)}=frac{(T{J(MAX)}-T{A(MAX)})}{Rtheta{JA}}) 来计算封装的最大内部功率耗散。

六、封装信息

MCP1790提供3引脚DD - PAK和SOT - 223封装，MCP1791提供5引脚DD - PAK和SOT - 223封装。这些封装都具有良好的散热性能，并且符合Pb - free标准。

七、总结

MCP1790/MCP1791稳压器凭借其宽电压范围、低静态电流、高精度输出、完善的保护特性以及良好的电容兼容性，成为汽车和工业应用中理想的电压调节解决方案。在实际设计中，工程师可以根据具体应用需求选择合适的封装和输出电压，并合理进行功率计算和外部保护设计，以确保设备的稳定性和可靠性。你在使用MCP1790/MCP1791稳压器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。