小型低噪声LDO稳压器,可快速响应待机状态并稳定直流电源线路

Compact and Low-Noise LDO Regulators that Provide Fast Response from Standby to Stabilize DC Power Line

东芝电子元件及存储装置株式会社(简称“东芝”)现已推出TCR5FM系列的35款LDO稳压器,可帮助稳定移动设备和可穿戴设备等小型设备的直流电源线路。

近年来,人们对可穿戴设备的性能提出了更高的要求,可穿戴设备的电池必须具有较长的续航时间。这导致了可穿戴设备往往必须在低功耗工作模式与高速处理模式之间切换,而这些工作模式的切换可能会导致电源线路不稳定。故而市场对于有助于稳定直流电源线路的LDO稳压器的需求日益增长。

与东芝现有产品TCR3RM系列相比,新型TCR5FM系列通过快速检测输出电压波动并提供快速反馈,将待机状态下的负载瞬变响应提升了大约80%[1]。因此,即使在负载突变时,输出电压波动也能得到有效抑制。TCR5FM系列采用了带隙电路、低通滤波器[5]与高速低噪声运算放大器的组合设计,纹波抑制比[2]高达91dB(典型值)[3],其性能在业界处于领先水平[4]。这种设计方式增强了噪声抑制能力,可输出低噪声电压。凭借这些特性,新型TCR5FM系列有助于稳定直流电源线路,适用于CMOS传感器及高频电路电源等对噪声敏感的应用场景。

TCR5FM系列最大输出电流为500mA,工作温度范围最高支持125°C。该产品线共有35款产品,输出电压范围为0.9V至5.0V,用户可根据应用需求选择适配的输出电压。

TCR5FM系列采用1mm×1mm的小型DFN4D封装,适用于需要高密度安装的移动设备和可穿戴设备。

东芝将继续扩大其LDO稳压器系列产品线,并推进产品研发,以满足客户的多元化需求。

注:
[1]上述数值均由东芝测量。测试条件:VIN=3.3V,VOUT=2.8V,IOUT=0mA⇔100mA, tr=1.0μs,tf=1.0μs,Ta=25°C
[2]纹波抑制比亦称为电源抑制比(PSRR),是一个表示叠加在输入电压上的纹波电压分量(噪声)有多少会传递至输出电压的定量指标。具体表示为输入纹波电压与最终输出纹波电压之比。
[3]上述数值均由东芝测量。测试条件:CIN=none,COUT=1.0μF,VIN=3.3V,VOUT=2.8V,VIN Ripple=200mVp-p,IOUT=10mA,Ta=25°C
[4]截止2025年10月关于最大输出电流为500mA的LDO稳压器的东芝调研。
[5]一种仅允许低频分量通过并且会阻挡高频分量的滤波器。

特点

  1. 快速负载瞬变响应:ΔVOUT=-75/+25mV(典型值)(IOUT=0mA⇔100mA,VOUT=2.8V)
  2. 高纹波抑制比:R.R.=91dB(典型值)(f=1kHz,VOUT=2.8V)
  3. 低输出噪声电压:VNO=5μVrms(典型值)(10Hz≦f≦100kHz)

特性说明

1.快速负载瞬变响应:ΔVOUT=-75/+25mV(典型值)(IOUT=0mA⇔100mA,VOUT=2.8V)

TCR5FM系列产品可以快速响应负载突变。与东芝现有产品TCR3RM系列相比,其空载(待机)状态下的响应性能提升了大约80%[1],在2.8V输出电压下,当负载从0mA变为100mA时,典型负载瞬变响应为-75mV/+25mV。在负载状态下,其同样具有出色的响应性能,在2.8V输出电压下,当负载从1mA变为500mA时,典型负载瞬变响应为-60mV/+40mV。这有助于下游电路的稳定运行。

图1:现有产品与新产品的负载瞬变响应特性对比图 (VIN=3.3V,VOUT=2.8V,IOUT=0mA⇔100mA,tr=1.0μs,tf=1.0μs,Ta=25°C)

图1:现有产品与新产品的负载瞬变响应特性对比图
(VIN=3.3V,VOUT=2.8V,IOUT=0mA⇔100mA,tr=1.0μs,tf=1.0μs,Ta=25°C)

2.高纹波抑制比:R.R.=91dB(典型值)(f=1kHz,VOUT=2.8V)

纹波抑制比是指叠加在输入电压上的纹波电压分量与出现在输出电压上的纹波电压之比。TCR5FM系列采用带隙电路、低通滤波器[5]与高速低噪声运算放大器的组合设计,实现了高纹波抑制。在3.3V输入和2.8V输出电压下,TCR5FM系列的纹波抑制比可达91dB(典型值)(f=1kHz),该性能在业界处于领先水平[4]。这实现了低噪声输出。

图2:纹波压缩比特性图 (CIN=none,COUT=1.0μF,VIN=3.3V,VOUT=2.8V,VIN Ripple=200mVp-p,IOUT=10mA,Ta=25°C)

图2:纹波压缩比特性图
(CIN=none,COUT=1.0μF,VIN=3.3V,VOUT=2.8V,VIN Ripple=200mVp-p,IOUT=10mA,Ta=25°C)

3. 低输出噪声电压:VNO=5μVrms(典型值)(10Hz≦f≦100kHz)

输出噪声电压是指LDO输出电压中噪声的累计值。TCR5FM系列的性能在业界处于领先水平[2],在3.3V输入和2.8V输出电压下,其低输出噪声电压(典型值)为5μVrms(10Hz≦f≦100kHz)。这使其能够实现低噪声输出。新型TCR5FM系列适用于高灵敏度模拟电路、射频电路和传感器电源等对噪声敏感的应用场景。

图3:输出噪声特性图 (CIN=1.0μF,COUT=1.0μF,VIN=3.3V,VOUT=2.8V,IOUT=10mA,Ta=25°C)

图3:输出噪声特性图
(CIN=1.0μF,COUT=1.0μF,VIN=3.3V,VOUT=2.8V,IOUT=10mA,Ta=25°C)

应用

  • 移动设备、可穿戴设备、物联网设备等

主要规格

器件型号 TCR5FM系列
封装 名称 DFN4D
尺寸(mm) 典型值 1.0×1.0,厚度=0.37
工作范围
(Topr=-40至125°C)
输出电流IOUT(mA) 500
输入电压VIN(V) 1.55至5.5[6]
输出电压VOUT(V) 0.9至5.0

电气特性
(除非另有规定, Tj=25°C)
静态电流IB(ON)(µA)
IOUT=0mA[7]
典型值 10
最大值 20[8]
压差电压VDO(mV)[9]
IOUT=500mA,VOUT=2.8V
典型值 220
最大值 337[8]
负载瞬变响应⊿VOUT(mV)IOUT=1mA⇔500mA,VOUT=2.8V 典型值 -60/+40
负载瞬变响应⊿VOUT(mV)IOUT=0mA⇔100mA,VOUT=2.8V 典型值 -75/+25
纹波抑制比R.R.(dB)f=1kHz,IOUT=10mA,VOUT=2.8V 典型值 91
输出噪声电压VNO(µVrms)VOUT=2.8V,IOUT=10mA,10Hz≦f≦100kHz 典型值 5
控制引脚电压(高)VCTH(V) 最小值 0.79[8]
控制引脚电压(低)VCTL(V) 最大值 0.4[8]
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注:

[6]请参考数据表中列出的每种输出电压的压差电压表,并在绝对最大结温和工作温度范围内使用本产品。
[7]上表中未列出控制终端电流(ICT)。

[8]Tj=-40至125°C
[9]VDO=VIN1-(VOUT1×0.97)
      VOUT1表示VIN=VOUT+0.5V时的输出电压。
      VIN1 表示逐渐降低输入电压后输出电压变为VOUT1的97%时的输入电压。

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