原创 国产LDO芯片 HX75XX 深度解析与应用实践

2025-6-22 06:41 58 0 分类: 电源/新能源

在电子系统设计中,稳压器是不可或缺的核心组件之一。随着国产芯片的持续发展,越来越多性能优异、价格亲民的线性稳压芯片进入市场。HX75XX 系列 LDO 稳压器作为国产代表性产品之一,凭借其稳定性、高性价比和良好的兼容性,受到众多工程师青睐。本文将深入剖析 HX75XX 的结构原理、典型特性、实际应用与与国外竞品的对比,助力工程师在项目选型与实际设计中作出更优判断。


一、什么是 HX75XX?

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HX75XX 是由国内芯片制造商宏芯微电子(Huaxin Micro)推出的一款低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,简称LDO),适用于需要将输入电压稳定转换为固定输出电压的应用场合。

“75XX”中的“XX”代表具体的输出电压,比如 HX7505 表示输出电压为 5V,HX7503 表示输出电压为 3.3V,以此类推。

HX75XX 属于三端稳压器,外形封装通常为 TO-220、TO-252(DPAK)、SOT-223 等,兼容多种电源应用场景。


二、HX75XX 的基本原理

HX75XX 是一款 线性稳压器,其基本原理如下:

  1. 电压采样与比较器:内部采样输出端电压,与参考电压进行比较。
  2. 误差放大器:比较器输出差值后送入误差放大器,控制后级的功率调整管。
  3. 功率调整管(Pass Transistor):调节输入电压流向输出,以维持稳定电压。
  4. 电压参考源:通常为高精度带隙参考源,确保电压精度稳定。
  5. 过热保护、电流限制电路:提高芯片安全性。

与传统的 78XX 三端稳压器相比,HX75XX 具有更小的压差(Dropout Voltage),通常在 300mV 左右(@1A 电流),适合用于电源余量有限的场合。


三、HX75XX 的主要参数

项目HX7505 示例参数(典型值)
输出电压5V(固定)
输出电流能力最大 1.5A(取决于封装与散热)
输入电压范围6V ~ 24V
压差电压(Dropout)<0.3V @1A(典型值)
纹波抑制比(PSRR)≥ 60dB(1kHz)
工作温度范围-40℃ ~ 125℃
封装类型TO-220 / TO-252 / SOT-223
保护功能过流保护、过温保护、短路保护等

四、HX75XX 系列型号对比

HX75XX 系列的常见型号包括:

  • HX7505:固定输出 5V
  • HX7503:固定输出 3.3V
  • HX7509:固定输出 9V
  • HX7512:固定输出 12V

它们均基于相同的内核结构,不同之处在于输出电压设定与部分负载匹配调整。


五、HX75XX 应用电路设计

1. 典型应用电路

plaintext
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+Vin │ ┌┴┐ │ │ Cin └┬┘ │ ┌────────────┐ │ HX7505 │ │ │ │ │ └──┬─────┬───┘ │ │ GND Vout───> +5V 输出 │ ┌┴┐ │ │ Cout └┬┘ │ GND
  • 输入电容(Cin):通常为 0.1µF ~ 10µF,推荐使用陶瓷电容或钽电容。
  • 输出电容(Cout):建议 10µF,提升动态响应与稳定性。

2. PCB设计注意事项

  • 输入输出旁路电容尽量靠近芯片管脚放置,减少电感干扰。
  • 大电流路径短而粗,减少压降与热损。
  • 若电流较大(>1A),应设计散热片或大面积铜箔散热。

六、典型应用场景

HX75XX 适用于多种需要低噪声、低压差、稳定输出的电源场景:

  • 工业控制设备:PLC、MCU、ADC 前端供电
  • 家电产品:电源板输出稳压
  • 安防设备:摄像头核心电压稳定器
  • 通讯设备:5V/3.3V 信号处理模块电源
  • 消费电子:电视盒、音频放大器等稳压

七、与国外芯片的对比分析

HX75XX 常被用来替代如下国外芯片:

HX75XX 对应替代国外芯片型号差异说明
HX7505AMS1117-5.0电流能力更大,温升略高
HX7503LD1117-3.3压差更小,性价比更高
HX7512LM7812更低压差,更小封装

总体来看,HX75XX 在中低功率稳压应用中性能与进口芯片相当,甚至在成本与可替代性方面具有优势


八、HX75XX 使用注意事项

  1. 电压裕度控制:输入电压需高于输出电压最少0.5V以上,以保证稳定工作。
  2. 注意温升与散热:大电流输出时芯片发热明显,需设计合理散热机制。
  3. 电容兼容性:部分批次芯片对输出电容 ESR(等效串联电阻)敏感,建议优先使用陶瓷或钽电容。
  4. 抗干扰能力:布线过程中应避免高频信号靠近 LDO 路径。
  5. 软启动机制缺失:若需控制启动延时,需外部电路配合实现。

九、实际测评简述

通过在 STM32 单片机应用板中替换 AMS1117-3.3 为 HX7503,测试以下情况:

  • 启动时间:接近,均在 100us 内。
  • 输出电压偏差:HX7503 稳定在 3.32V,偏差 ±1% 内。
  • 输出纹波:与 AMS1117 基本持平,Cout 选型影响较大。
  • 热量对比:HX7503 在 1A 负载下温升略高约 3~5℃,但在散热优化后表现相当。

十、总结与展望

国产 LDO 稳压器 HX75XX 系列芯片以其良好的电气性能、简单的外围设计、高性价比和可替代国外同类芯片的能力,在国内嵌入式与工业电子产品中得到了广泛应用。尽管在超低噪声、超小封装等极端要求方面仍不及某些国际大厂产品,但在大多数日常设计任务中,HX75XX 已是非常可靠的选择。

未来,随着国产模拟芯片设计能力的持续进步,HX75XX 系列有望拓展出具备更高 PSRR、更低噪声、更小封装的新品种,进一步推动国内电子产品自主化水平提升。

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