小型低雜訊LDO穩壓器，可快速回應待機狀態並穩定直流電源線路

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

東芝電子元件及儲存裝置株式會社（簡稱「東芝」）現已推出TCR5FM系列的35款LDO穩壓器，可協助穩定行動裝置和穿戴式裝置等小型裝置的直流電源線路。

近年來，人們對穿戴式裝置的性能提出了更高的要求，穿戴式裝置的電池必須具有較長的續航時間。這導致了穿戴式裝置往往必須在低功耗工作模式與高速處理模式之間切換，而這些工作模式的切換可能會導致電源線路不穩定。故而市場對於有助於穩定直流電源線路的LDO穩壓器的需求日益增長。

與東芝現有產品TCR3RM系列相比，新型TCR5FM系列透過快速偵測輸出電壓波動並提供快速回饋，將待機狀態的負載瞬變響應提升了約80% [1] 。因此，即使在負載突變時，輸出電壓波動也能被有效抑制。 TCR5FM系列採用了帶隙電路、低通濾波器[ 5]與高速低雜訊運算放大器的組合設計，漣波抑制比[2]高達91dB（典型值） [3] ，其性能在業界處於領先水準[4] 。這種設計方式增強了雜訊抑制能力，可輸出低雜訊電壓。憑藉這些特性，新型TCR5FM系列有助於穩定直流電源線路，適用於CMOS感測器及高頻電路電源等對雜訊敏感的應用情境。

TCR5FM系列最大輸出電流為500mA，工作溫度範圍最高支援125°C。此產品線共有35款產品，輸出電壓範圍為0.9V至5.0V，使用者可依應用需求選擇適配的輸出電壓。

TCR5FM系列採用1mm×1mm的小型DFN4D封裝，適用於需要高密度安裝的行動裝置和穿戴式裝置。

東芝將持續擴大其LDO穩壓器系列產品線，並推動產品研發，以滿足客戶的多元化需求。

註：
[1]上述數值均由東芝測量。測試條件：V IN ＝3.3V，V OUT ＝2.8V，I OUT ＝0mA ⇔ 100mA， t r ＝1.0μs， t f ＝1.0μs，T a ＝25°C
[2]漣波抑制比也稱為電源抑制比（PSRR），是一個表示疊加在輸入電壓上的漣波電壓分量（雜訊）有多少會傳遞至輸出電壓的定量指標。具體表示為輸入漣波電壓與最終輸出漣波電壓之比。
[3]上述數值均由東芝測量。測試條件：C IN ＝none，C OUT ＝1.0μF，V IN ＝3.3V，V OUT ＝2.8V，V IN Ripple ＝200mV pp ，I OUT ＝10mA，T a ＝25°C
[4]截止2025年10月最大輸出電流為500mA的LDO穩壓器的東芝調查。
[5]一種僅允許低頻成分通過且會阻擋高頻成分的濾波器。

特性

  1. 快速負載瞬變響應：ΔV OUT ＝-75／+25mV（典型值）（I OUT ＝0mA ⇔ 100mA，V OUT ＝2.8V）
  2. 高紋波抑制比：RR＝91dB（典型值）（f＝1kHz，V OUT ＝2.8V）
  3. 低輸出雜訊電壓：V NO ＝5μV rms （典型值）（10Hz ≦ f ≦ 100kHz）

特性說明

1. 快速負載瞬變響應： ΔVOUT=-75/+25mV (典型值) (IOUT=0mA ⇔ 100mA, VOUT=2.8V)

TCR5FM系列產品可以快速回應負載突變。與東芝現有產品TCR3RM系列相比，其空載（待機）狀態下的響應性能提升了約80 % [ 1] ，在2.8V輸出電壓下，當負載從0mA變為100mA時，典型負載瞬變響應為-75mV／+25mV。在負載狀態下，其同樣具有出色的響應性能，在2.8V輸出電壓下，當負載從1mA變為500mA時，典型負載瞬變響應為-60mV/+40mV。這有助於下游電路的穩定運作。

Figure 1. Comparison of Load Transient Response Characteristics between Existing and New Products (VIN=3.3V, VOUT=2.8V, IOUT=0mA ⇔ 100mA, tr=1.0μs, tf=1.0μs, Ta=25°C)

圖1：現有產品與新產品的負載瞬變響應特性比較圖

(VIN=3.3V, VOUT=2.8V, IOUT=0mA ⇔ 100mA, tr=1.0μs, tf=1.0μs, Ta=25°C)

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

漣波抑制比是指疊加在輸入電壓上的漣波電壓分量與出現在輸出電壓上的漣波電壓之比。 TCR5FM系列採用帶隙電路、低通濾波器[ 5]與高速低雜訊運算放大器的組合設計，實現了高漣波抑制。在3.3V輸入和2.8V輸出電壓下，TCR5FM系列的漣波抑制比可達91dB（典型值）（f＝1kHz），此性能在業界處於領先水準[4] 。這實現了低雜訊輸出。

Figure 2. Characteristic of ripple compression ratio (CIN=none, COUT=1.0μF, VIN=3.3V, VOUT=2.8V, VIN Ripple=200mVp-p, IOUT=10mA, Ta=25°C)

圖2：漣波壓縮比特性圖

(CIN=none, COUT=1.0μF, VIN=3.3V, VOUT=2.8V, VIN Ripple=200mVp-p, IOUT=10mA, Ta=25°C)

3. 低輸出雜訊電壓：VNO=5μVrms (典型值) (10Hz≦f≦100kHz)

輸出雜訊電壓是指LDO輸出電壓中雜訊的累積值。 TCR5FM系列的性能在業界處於領先水準[ 2] ，在3.3V輸入和2.8V輸出電壓下，其低輸出雜訊電壓（典型值）為5μVrms（10Hz ≦ f ≦ 100kHz）。這使其能夠實現低雜訊輸出。新型TCR5FM系列適用於高靈敏度類比電路、射頻電路和感測器電源等對雜訊敏感的應用情境。

Figure 3. Characteristic of output noise (CIN=1.0μF, COUT=1.0μF, VIN=3.3V, VOUT=2.8V, IOUT=10mA, Ta=25°C)

圖3：輸出雜訊特性圖
(CIN=1.0μF, COUT=1.0μF, VIN=3.3V, VOUT=2.8V, IOUT=10mA, Ta=25°C)

應用

  • 行動裝置、穿戴式裝置、物聯網裝置等

主要規格

裝置型號 TCR5FM series
封裝 名稱 DFN4D
尺寸 (mm) 典型值 1.0×1.0, t=0.37
Operating range
(Topr=-40 to 125°C)		 輸出電流 IOUT (mA) 500
輸入電壓 VIN (V) 1.55 至 5.5[6]
輸出電壓 VOUT (V) 0.9 至 5.0
Electrical characteristics
(Unless otherwise specified, Tj=25°C)		 靜態電流 IB(ON) (µA)
IOUT=0mA[7]		 典型值 10
最大值 20[8]

壓差電壓

VDO (mV)[9]
IOUT=500mA, VOUT=2.8V

 典型值 220
最大值 337[8]
負載瞬變響應 ⊿VOUT (mV)
IOUT=1mA ⇔ 500mA, VOUT=2.8V		 典型值 -60/+40
負載瞬變響應 ⊿VOUT (mV)
IOUT=0mA ⇔ 100mA, VOUT=2.8V		 典型值 -75/+25
漣波抑制比 R.R. (dB)
f=1kHz, IOUT=10mA, VOUT=2.8V		 典型值 91
輸出雜訊電壓 VNO (µVrms)
VOUT=2.8V, IOUT=10mA, 10Hz≦f≦100kHz		 典型值 5
控制引腳電壓 (高) VCTH (V) 最小值 0.79[8]
控制引腳電壓 (低) VCTL (V) 最大值 0.4[8]
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註：

[6]請參考資料表中所列的每種輸出電壓的壓差電壓表，並在絕對最大接面溫度和工作溫度範圍內使用本產品。
[7]上表未列出控制終端電流（I CT ）。

[8] T j ＝-40至125°C
[9]V DO ＝V IN1 -（V OUT1 ×0.97）
V OUT1表示V IN ＝V OUT +0.5V時的輸出電壓。
V IN1表示逐漸降低輸入電壓後輸出電壓變成V OUT1的97%時的輸入電壓。

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應用
無線耳機
智慧手錶
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