MCP1700 — LDO-стабилизатор на 250 мА с током покоя 1,6 мкА

Выводы

Таблица — по табл. 3-1 и рисункам на с. 1 даташита. В SOT-23 одиночный вывод 3 — вход, а на двух выводах с другой стороны — земля (1) и выход (2). В SOT-89 широкий вывод на рисунке Microchip подписан VIN — значит, медь под ним относится ко входу. Площадку DFN-6 соединяют с GND на плате: внутри она уже связана с выводом GND.

Наш вывод: порядок выводов MCP1700 не совпадает с другими популярными стабилизаторами. У 78L05 в TO-92 вывод 1 — выход, у AMS1117 в SOT-223 — 1 земля, 2 выход, 3 вход, а у MCP1700 в TO-92 вход в середине. Перед заменой стабилизатора на плате сверяйте выводы по даташиту конкретной микросхемы. Размеры корпусов — на страницах SOT-23-3, SOT-89 и TO-92.

Параметры

По таблице постоянных характеристик на с. 3–4 (Uвх = VR + 1 В, нагрузка 100 мкА, керамика X7R 1 мкФ на входе и выходе, TA = 25 °C; через косую черту — граница для температуры кристалла −40…+125 °C):

Предельные режимы: напряжение питания 6,5 В, напряжение на выводах — от −0,3 В до Uвх + 0,3 В, температура кристалла до 150 °C (рабочая −40…+125 °C), хранения −65…+150 °C, ESD 4 кВ по модели тела человека и 400 В по машинной модели. Падение здесь — разность вход–выход, при которой выход опускается на 2 % ниже своего значения при Uвх = VR + 1 В (примечание 5); подробнее о самом понятии — на странице «Падение напряжения LDO».

Минимальное входное напряжение

Примечание 1 даташита задаёт два условия сразу: Uвх ≥ 2,3 В и Uвх ≥ VR + 3 % + Uпад. Наш расчёт для MCP1700-3302E при полном токе 250 мА и максимальном падении 350 мВ: 3,3 · 1,03 + 0,35 ≈ 3,75 В. Номинальное напряжение литий-ионного элемента — 3,6 В, а разряженным он считается при 2,5 В (по разделу «Аккумуляторы»), поэтому на второй половине разряда гарантированные 3,3 В уже не держатся — выход идёт вслед за входом за вычетом падения. Для схем, которым нужно ровно 3,3 В до конца разряда, берут исполнение на 3,0 В (если микроконтроллер его допускает) или повышающе-понижающий преобразователь. Сравнить потери линейного и импульсного вариантов поможет калькулятор «LDO или DC-DC», а время работы от батареи с учётом тока покоя — калькулятор времени работы.

Конденсаторы

• Выход — не меньше 1,0 мкФ для устойчивости при токе до 250 мА; керамика, тантал или алюминиевый электролит, ESR от 0 до 2 Ом.
• Вход — источник должен иметь сопротивление меньше 10 Ом, иначе стабилизатор может потерять устойчивость; для токов до 100 мА хватает керамики 1 мкФ, больше ёмкость улучшает отклик на скачки нагрузки.

Ток и импульсная нагрузка

250 мА — максимальный средний длительный ток. По разделу 6.5 короткие импульсы выше 250 мА допустимы, если среднее значение не превышает 250 мА; внутреннее ограничение тока — 550 мА типично при 25 °C. Наш вывод: для радиомодулей с короткими пиками передачи этого может хватить, но во время пика выход проседает к границе ограничения тока, поэтому пиковый ток нагрузки нужно сверить с её даташитом и поставить на выходе ёмкость, которая покроет пик.

Нагрев

Мощность на стабилизаторе — (Uвх − Uвых) · Iнагр, ток покоя пренебрежимо мал. Тепловые сопротивления кристалл–среда из таблицы на с. 4–5 (плата JESD51-7, четыре слоя FR-4): SOT-23 — 212 °C/Вт, SOT-89 — 104 °C/Вт, TO-92 — 92 °C/Вт, DFN-6 — 91 °C/Вт. Microchip приводит пример: при 40 °C окружающей среды и 125 °C на кристалле SOT-23 рассеивает до 401 мВт, SOT-89 — 817 мВт, TO-92 — 924 мВт, DFN-6 — 934 мВт.

Наш расчёт: от USB 5 В к 3,3 В при 250 мА на стабилизаторе выделяется 1,7 · 0,25 = 0,425 Вт — больше допустимых для SOT-23 401 мВт; кристалл нагреется на 0,425 · 212 ≈ 90 °C над воздухом. От литиевого аккумулятора 4,2 В тот же ток даёт 0,225 Вт и нагрев около 48 °C — допустимо. Таблица даташита снята на четырёхслойной плате; AN792 показывает, насколько от платы зависит результат: SOT23-5 на двухслойной плате с низкой теплопроводностью имел 260,8 °C/Вт, а на типовой четырёхслойной — 130,1 °C/Вт.

Маркировка и заказ

Заказной номер — MCP1700[T]-XXX2E/PP: T — лента и катушка (только SOT-23 и SOT-89), XXX — выходное напряжение (330 = 3,3 В), 2 — точность 2 %, E — температура −40…+125 °C, PP — корпус: TT — SOT-23, MB — SOT-89, TO — TO-92, MAY — DFN-6. Например, MCP1700T-3302E/TT — 3,3 В в SOT-23. В самом даташите здесь нестыковка: правило «T — только для SOT-23 и SOT-89» на с. 28 противоречит примерам для DFN-6 на той же странице и маркировке на с. 17, где номера тоже начинаются с MCP1700T-…/MAY. Наш вывод: точный заказной номер DFN-исполнения проверяйте у дистрибьютора или на странице продукта Microchip.

На SOT-23 помещается только код из двух букв и номер партии: CK — 1,2 В, CM — 1,8 В, CP — 2,5 В, CQ — 2,8 В, GC — 2,9 В, CR — 3,0 В, CS — 3,3 В, CU — 5,0 В. Эти коды — из таблицы Microchip для MCP1700; такими же буквами другие производители маркируют совсем другие детали, поэтому по двум буквам на SOT-23 деталь не определяют без контекста платы.

Расхождения в документации

• θJA для SOT-23. В таблице температурных характеристик — 212 °C/Вт, а в тексте раздела 6.2.1 — «около 230 °C/Вт». Пример расчёта на с. 15–16 использует 212 °C/Вт. Наш вывод: для оценки берите большее значение, а для платы с маленьким полигоном — ещё больше, как показывает AN792.
• Ток ограничения. В таблице — 408 мА типично (ток через 10 мс после замыкания выхода), в разделе 6.5 — 550 мА типично. Наш вывод: это, скорее всего, разные режимы — порог ограничения при перегрузке и ток в уже замкнутом выходе; даташит условия для 550 мА не уточняет, поэтому в расчёте на перегрузку закладывайте оба числа.