AP2112 — КМОП-стабилизатор LDO на 600 мА с входом включения

Выводы

Таблица — по Pin Descriptions и рисункам на с. 1–2 даташита. В SOT25 выводы 1–3 (VIN, GND, EN) на одной стороне, 4 (NC) и 5 (VOUT) — на другой. Обратите внимание на SOT89-5: исполнения R5 и R5A отличаются местами EN и NC, а на рисунках с. 1 корпус SOT89-5 показан в двух вариантах (Option 1 и 2) с одинаковым назначением выводов. Даташит отмечает, что SOT25, SOT89-5 и SO-8 — новые названия корпусов SOT-23-5, SOT-89-5 и SOIC-8. Корпус SOT25 по чертежу Diodes: тело 2,90–3,10 × 1,50–1,70 мм, ширина с выводами 2,70–3,00 мм, высота 1,00–1,30 мм, шаг выводов 0,95 мм, масса около 0,012 г. Общие сведения о корпусах — на страницах SOT-23-5 и SOIC-8.

Наш вывод: у AP2112 в SOT-23-5 вход — вывод 1, выход — вывод 5, а не так, как у трёхвыводных стабилизаторов в SOT-23. Перед заменой на плате сверяйте назначение выводов замены по её даташиту.

Параметры

Электрические характеристики AP2112-3.3 (с. 8): Uвх = 4,3 В, керамика 1 мкФ на входе и выходе, типичные значения при 25 °C; испытания в производстве — при 25 °C, остальное гарантировано расчётом (примечание 6).

У версий 2,5 и 2,6 В падение такое же, как у 3,3 В. У версии 1,8 В в таблице 500 мВ тип. и 700 мВ макс., у 1,2 В — 1000 и 1300 мВ при любом токе. Наш вывод: эти числа — не свойство выходного каскада, а разность между наименьшим рекомендуемым входом 2,5 В и выходом (2,5 − 1,8 = 0,7 В, 2,5 − 1,2 = 1,3 В).

Предельные режимы: питание 6,5 В, кристалл до 150 °C, хранение −65…+150 °C, пайка 260 °C 10 с, ESD 400 В по машинной модели и 4000 В по модели тела человека. Рабочая температура воздуха — −40…+85 °C.

Вход EN и запуск

По структурной схеме EN подтянут к GND резистором 3 МОм: без внешнего сигнала стабилизатор выключен. Единица — 1,5–6,0 В, ноль — 0–0,4 В, поэтому EN можно соединить прямо с VIN или управлять им с вывода микроконтроллера на 3,3 В. В выключенном состоянии выход разряжается на общий провод через 60 Ом — нагрузка не «висит» на заряженном конденсаторе.

Ограничение тока со спадом имеет обратную сторону, о которой предупреждает Application Note на с. 11: если к выходу ещё до включения подключена нагрузка, ведущая себя как источник тока, или выход подпитан от другого источника, стабилизатор может не запуститься. На графиках выхода в зависимости от тока (с. 10–11) выход держится примерно до 0,7–0,9 А, а дальше напряжение и ток вместе спадают. С обычной резистивной нагрузкой, по даташиту, ограничение запуску не мешает.

Конденсаторы

Типовая схема — 1 мкФ на входе и 1 мкФ на выходе. AP2112 устойчив с керамическими, танталовыми и алюминиевыми электролитическими конденсаторами; если на входе и выходе стоит керамика 1,0 мкФ, примечание 4 рекомендует диэлектрик X7R или X5R. Требований к ESR выходного конденсатора даташит не приводит.

Нагрев

Мощность на стабилизаторе — (Uвх − Uвых) · Iнагр. Тепловые сопротивления кристалл–воздух «без радиатора» из таблицы предельных режимов: SOT25 — 184 °C/Вт, SOT89-5 — 120 °C/Вт, SO-8 — 114 °C/Вт; кристалл–корпус — 96, 47 и 75 °C/Вт. Плату, на которой измерено θJA, даташит не описывает.

Наш расчёт: SOT25, 40 °C вокруг, кристалл не горячее 150 °C.

• Допустимая мощность — (150 − 40) / 184 ≈ 0,6 Вт.
• От 5 В к 3,3 В на каждые 100 мА выделяется 0,17 Вт: средний ток — примерно до 0,35 А.
• 600 мА от 5 В — это 1,02 Вт и нагрев на 188 °C над воздухом: тепловая защита (160 °C) отключит выход.
• От литиевого аккумулятора 4,2 В при 600 мА — 0,54 Вт и нагрев около 99 °C: при 40 °C вокруг кристалл будет около 139 °C — на пределе, но ниже порога защиты.

Наш вывод: гарантированные 600 мА в SOT25 доступны только при малой разности напряжений вход–выход; от 5 В при большом среднем токе берите SOT89-5, разводите под корпусом медный полигон или ставьте импульсный преобразователь. Потери линейного и импульсного вариантов сравнит калькулятор «LDO или DC-DC».

Маркировка и заказ

Заказной номер — AP2112X-X.XTRG1: K — SOT25, M — SO-8, R5 или R5A — SOT89-5; затем выходное напряжение, TR — лента на катушке, G1 — исполнение Green. Например, AP2112K-3.3TRG1 — 3,3 В в SOT25, 3000 штук на катушке 7 дюймов. На SOT25 помещается только код из трёх знаков: G3L — 1,2 В, G3M — 1,8 В, G3N — 2,5 В, G5N — 2,6 В, G3P — 3,3 В. На SO-8 пишут 2112M-X.XG1, на SOT89-5 — свои четырёхзначные коды (у 3,3 В — G37G для R5 и G28H для R5A).

AP2112, AMS1117 и MCP1700

Значения AMS1117 и MCP1700 — из карточек AMS1117 и MCP1700, составленных по даташитам Advanced Monolithic Systems и Microchip DS20001826E.

Наш вывод: от 5 В к 3,3 В AP2112 и AMS1117 одинаково рассеивают (Uвх − Uвых) · I, но AMS1117 в SOT-223 отводит тепло вдвое лучше, а AP2112 выигрывает падением, током покоя и входом EN. От литиевого аккумулятора 3,3 В держит только стабилизатор с малым падением: AMS1117 для этого нужно не меньше 4,6 В на входе. Для батарейных устройств, где микроконтроллер почти всё время спит, ток покоя MCP1700 в 30 с лишним раз меньше.

Расхождения в документации

• Ток короткого замыкания. В таблице — 50 мА типично при выходе 0 В, а на графиках выхода в зависимости от тока (с. 10–11) кривые доходят до нуля выходного напряжения при токах примерно от 0,1 до 0,3 А. Наш вывод: ток в замкнутом выходе может быть заметно больше 50 мА; закладывайте его по графикам.
• θJA. Таблица даёт значения «без радиатора», не указывая плату; для оценки нагрева на реальной плате оставляйте запас.
• Падение у версий 1,2 и 1,8 В. В таблицах это не падение выходного каскада, а разность наименьшего рекомендуемого входа 2,5 В и выхода; сравнивать их с 250 мВ версии 3,3 В нельзя.