MAX667ESA+ - Maxim Integrated Products, Inc.

_______________General Description

The MAX667 low-dropout, positive, linear voltage regu-

lator supplies up to 250mA of output current. With no

load, it has a typical quiescent current of 20µA. At

200mA of output current, the input/output voltage differ-

ential is typically 150mV. Other features include a low-

voltage detector to indicate power failure, as well as

early-warning and low-dropout detectors to indicate an

imminent loss of output voltage regulation. A shutdown

control disables the output and puts the circuit into a

low quiescent-current mode.

The MAX667 employs Dual Mode™ operation. One

mode uses internally trimmed feedback resistors to pro-

duce +5V. In the other mode, the output may be varied

from +1.3V to +16V by connecting two external resistors.

The MAX667 is a pin-compatible upgrade to the

MAX666 in most applications where the input voltages

are above +3.5V. Choose the MAX667 when high out-

put currents and/or low dropout voltages are desired,

as well as for improved performance at higher

temperatures.

________________________Applications

Battery-Powered Devices

Pagers and Radio Control Receivers

Portable Instruments

Solar-Powered Instruments

____________________________Features

♦350mV Max Dropout at 200mA

♦250mA Output Current

♦Normal Mode: 20µA Typ Quiescent Current

Shutdown Mode: 0.2µA Typ Quiescent Current

♦Low-Battery Detector

♦Fixed +5V (Min Component Count) or

Adjustable Output

♦+3.5V to +16.5V Input

♦Dropout Detector Output

♦10µF Output Capacitor

MAX667

+5V/Programmable Low-Dropout

Voltage Regulator

________________________________________________________________ Maxim Integrated Products 1

__________________Pin Configuration

__________Typical Operating Circuit

19-3894; Rev 4; 9/08

LBO

SET

SHDN

GND

LBI

OUT

MAX667

DIP/SO

TOP VIEW

MAX667

GND SHDNSET

OUT +5V OUT

10μF

+6.3V

BATTERY

PART TEMP RANGE PIN-PACKAGE

MAX667CPA 0°C to +70°C 8 Plastic DIP

MAX667CSA 0°C to +70°C 8 SO

MAX667C/D 0°C to +70°C Dice*

MAX667EPA -40°C to +85°C 8 Plastic DIP

MAX667ESA -40°C to +85°C 8 SO

MAX667MJA -55°C to +125°C 8 CERDIP**

*Contact factory for dice specifications.

**Contact factory for availability and processing to MIL-STD-883.

†Contact factory for availability.

TM Dual Mode is a trademark of Maxim Integrated Products.

For pricing, delivery, and ordering information, please contact Maxim Direct at 1-888-629-4642,

or visit Maxim’s website at www.maxim-ic.com.

MAX667MSA/PR -55°C to +125°C 8 SO†

MAX667MSA/PR-T -55°C to +125°C 8 SO†

Ordering Information

MAX667

+5V/Programmable Low-Dropout

Voltage Regulator

2 _______________________________________________________________________________________

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional

operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to

absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

Input Supply Voltage ...........................................................+18V

Output Short Circuited to Ground.........................................1sec

LBO Output Sink Current ....................................................50mA

LBO Output Voltage ...............................................GND to VOUT

SHDN Input Voltage ....................................-0.3V to (VIN + 0.3V)

Input Voltages LBI, SET................................-0.3V to (VIN - 1.0V)

Continuous Power Dissipation

Plastic DIP (derate 9.09mW/°C above +70°C) ............727mW

SO (derate 5.88mW/°C above +70°C).........................471mW

CERDIP (derate 8.00mW/°C above +70°C).................640mW

Operating Temperature Ranges

MAX667C_A........................................................0°C to +70°C

MAX667E_A.....................................................-40°C to +85°C

MAX667MJA ..................................................-55°C to +125°C

Storage Temperature Range .............................-65°C to +160°C

Lead Temperature (soldering, 10sec) .............................+300°C

Note 1: Dropout Voltage is VIN-VOUT when VOUT falls to 0.1V below its value at VIN = VOUT + 2V.

Note 2: Short-Circuit Current is pulse tested to maintain junction temperature. Short-circuit duration is limited by package dissipation.

PARAMETER

Line Regulation

SYMBOL TA= +25°C

MIN TYP MAX

510

TA= TMIN to TMAX

MIN TYP MAX

20 30

SET Reference Voltage VSET

1.225

20 25 35

0.2 1

1.20 1.25

Maximum Output Current IOUT 250 250

Output Leakage Current

Quiescent Current IQ

515 20

560 75

IOUT 0.1 1

Short-Circuit Current

Dropout Voltage (Note1)

IOUT

150 250

400

350

Load Regulation

450

50 100 250

Low-Battery Detector

Reference Voltage VLBI 1.225 1.195 1.255

Low-Battery Detector

Output Voltage

IOUT = 0µA

VLBO 0.25 0.4

VSHDN

Input Voltage

1.5

VIN

1.5

SHDN Leakage Current

3.5 16.5

ISHDN 0.01 ±10 ±1000

IOUT = 100µA

5 4.8 5.2

0.25

Dropout Detector Output

Voltage

Output Voltage

VDD

3.5

VOUT

54.75 5.25

CONDITIONS

VIN = 6V to 10V, IOUT = 10mA

VSHDN = 2V

VIN = 6V, 4.5V < VOUT < 5.5V

IOUT = 200mA

IOUT = 100µA

VSHDN = 2V

(Note 2)

IOUT = 200mA

IOUT = 10mA to 200mA

VIN = 9V, VLBI = 2V, ILBO = 10mA

VIH

VSHDN = 0V to VIN

VSET = 0V, VIN = 6V, IOUT = 10mA,

TA= -40°C to +85°C

VSET = 0V,

VSHDN = 0V,

RDD = 100kΩ,

IOUT = 10mA

VSET = 0V, VIN = 6V, IOUT = 10mA,

TA= -55°C to +125°C

µA

VSHDN = 0V,

VSET = 0V

UNITS

SHDN Threshold 0.3 0.3VIL

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

(GND = 0V, VIN = +9V, VOUT = +5V, C1 = 10µF, unless otherwise noted.)

VIN = 7V

VIN = 4.5V

SET Input Leakage Current ISET 0.01 ±10 ±1000VSET = 1.5V nA

Low-Battery Detector

Input Leakage Current ILBI 0.01 ±10 ±1000VLBI = 1.5V nA

MAX667

+5V/Programmable Low-Dropout

Voltage Regulator

_______________________________________________________________________________________ 3

1000

1 10 100 1000

DROPOUT VOLTAGE

vs. LOAD CURRENT

100

MAX667-Fg TOC 1

LOAD CURRENT (mA)

DROPOUT VOLTAGE (mV)

QUIESCENT CURRENT

vs. LOAD CURRENT

QUIESCENT CURRENT (μA)

100

1000

10,000

100,000

0.01 0.1 1 10 100 1000

MAX667-Fg TOC 2

LOAD CURRENT (mA)

VIN = +6V

1000

0 50 150 250

100

MAX667-Fg TOC 3

100 200

DD OUTPUT CURRENT

vs. INPUT-OUTPUT DIFFERENCE

DD OUTPUT CURRENT (μA)

INPUT-OUTPUT DIFFERENCE (mV)

5 10

20 50 100mA LOAD

__________________________________________Typical Operating Characteristics

_____________________Pin Description _______________Detailed Description

Figure 1 shows a micropower bandgap reference, an

error amplifier, a PNP pass transistor, and two com-

parators as the main elements of the MAX667. One

comparator, C1, selects the fixed 5V or adjustable

operation with an external voltage divider. The other

comparator, C2, is a low-battery detector.

The bandgap reference, which is trimmed to 1.22V,

connects internally to one input of the error amplifier,

A1. The feedback signal from the regulator output sup-

plies the other input of A1 from either an on-chip volt-

age divider or two external resistors. When SET is

grounded, the internal divider provides the error ampli-

fier feedback signal for a fixed 5V output. When SET is

more than 50mV above ground, the error amplifier’s

input switches directly to SET while an external resistor

divider from OUT determines the output voltage.

A second comparator, C2, compares the LBI input to

the internal reference voltage. LBO is an open-drain

FET connected to GND. The low-battery threshold can

also be set with a voltage divider at LBI. In addition, the

MAX667 has a shutdown input (SHDN) that disables

the load and the device while reducing quiescent cur-

rent when it is pulled high.

+5V Output

Figure 2 shows the connection for a fixed 5V output.

The SET input is grounded, and no external resistors

are required. Figure 3 shows adjustable output opera-

tion. R1 and R2 set the output voltage. SHDN should be

grounded if not used.

(Output) Voltage Set, CMOS Input.

Connect to GND for 5V output. For

other voltages, connect external resis-

tive divider from OUT.

SET6

Low-Battery Output. An open-drain N-

channel transistor that sinks current to

GND when LBI is less than 1.22V.

LBO7

Positive Input Voltage (unregulated)IN8

Regulated Output Voltage. OUT falls

to 0V when SHDN is above 1.5V. SET

determines output voltage when SET

is above 50mV; otherwise, it is 5V.

OUT must be connected to an output

filter capacitor.

OUT2

Low-Battery Detector. A CMOS input

to an internal 1.255V comparator

whose output is the LBO pin.

LBI3

GroundGND4

Shutdown Input. Connect to GND for

normal operation (output active). Pull

above 1.5V to disable OUT, LBO, and

DD and to reduce quiescent current to

less than 1µA.

SHDN5

Dropout Detector Output—the collec-

tor of a PNP pass transistor. Normally

an open circuit, it sources current as

dropout is reached.

DD1

FUNCTIONNAME

(TA= +25°C, unless otherwise noted.)

MAX667

+5V/Programmable Low-Dropout

Voltage Regulator

4 _______________________________________________________________________________________

SHDN

LBO

LBI +50mV

SET

OUT

GND

C2 C1

1.255V REF

MAX667

Figure 1. MAX667 Block Diagram

MAX667

GND SHDNSET

OUT +5V OUT

250mA

645

10μF

Figure 2. Fixed +5V Regulator

MAX667

GNDSHDN

OUT

VOUT

LBO

SET

LBI

10μF

NVREF

Figure 3. Adjustable Output and Low-Battery Detector

Output-Voltage Selection

If SET is connected to a resistive voltage divider (Figure

3), the output voltage is set by the equation:

VOUT = VSET x (R1 + R2) / R1,

where VSET = 1.22V

To simplify resistor selection:

R2 = R1 x (VOUT / VSET - 1)

Since the input bias current at SET has a maximum

value of 10nA, relatively large values can be used for

R1 and R2 with no loss of accuracy. 1MΩis a typical

value for R1. The VSET tolerance is less than ±25mV.

This allows the output to be preset without trim pots,

using only fixed resistors in most cases. However, when

resistor values greater than 1MΩare used, pay special

attention to printed circuit board leakage that can intro-

duce error at the SET input.

Shutdown (Standby) Mode

SHDN puts the device into standby mode to conserve

power. When this pin is held low, the IC operates nor-

mally. If it is driven above 1.5V, the chip shuts down.

Quiescent current of the MAX667 is then reduced to

less than 1µA, and OUT turns off.

Note that the voltage for SHDN must never be more

than 0.3V higher than VIN.

Low-Battery Function

The MAX667 contains circuitry for low-battery detec-

tion. If the voltage at LBI falls below the regulator’s

internal reference (1.22V), LBO, an open-drain output,

sinks current to GND. The threshold can be set to any

level above the reference voltage by connecting a

resistive divider to LBI based on the equation:

R3 = R4 x (VBATT / VLBI - 1)

where VBATT is the desired threshold of the low-battery

detector, and R3 and R4 are the LBI input divider

resistors.

Since LBI input current is no more than 10nA, high val-

ues for R3 and R4 minimize loading. If VOUT is 5V, a

5.5V low-battery threshold can be set using 8.2MΩfor

R3 and 2.4MΩfor R4. When resistor values greater

than 1MΩare used, pay special attention to PC board

leakage that can introduce error at the LBI input.

When the voltage at LBI is below the internal threshold,

LBO sinks current to GND. A pull-up resistor of 10kΩor

more connected to OUT can be used with this pin when

driving CMOS circuits. Any pull-up resistor connected

to LBO should not be returned to a voltage source

greater than VOUT. When LBI is above the threshold or

the MAX667 is in SHDN mode, the LBO output is off.

Dropout Detector

The minimum input-output differential, or dropout volt-

age, determines the regulator’s lowest usable input

voltage. In battery-operated systems, this determines

the useful end-of-life battery voltage. The MAX667 fea-

tures very low dropout voltage (see Electrical

Characteristics). In addition, the MAX667 has a dropout

detector output, DD, that changes as the dropout volt-

age approaches its limit. DD is an open collector of a

PNP transistor. The dropout voltage and the dropout

detector both depend on the output current and tem-

perature. When the input voltage is more than 300mV

above the output voltage, the dropout detector will not

conduct. As the differential decreases below 300mV,

the DD source current increases abruptly. This current

signals a warning that regulation is about to be lost.

Connecting a resistor (typically 100kΩ) from DD to

ground develops a voltage that can be monitored by

analog circuits or changed to digital levels by a com-

parator. LBI may be used for this purpose.

__________Applications Information

Output Capacitor

As with all PNP output regulators, an output capacitor

(C1, Figure 2) is required to maintain stability. 10µF is

recommended. To ensure stability, the output-capacitor

ESR must be sufficiently high. Figure 4 shows the mini-

mum required output-capacitor ESR for a given temper-

ature. Alternatively, a resistor may be added in series

with the output capacitor (Figure 5); the sum of the out-

MAX667

+5V/Programmable Low-Dropout

Voltage Regulator

_______________________________________________________________________________________ 5

MAX667

-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

MAX667-Fg 4

TEMPERATURE (˚C)

MINIMUM ESR (Ω)

Figure 4. Minimum Required Output-Capacitor ESR vs.

Temperature

MAX667

put-capacitor ESR and this series resistance should, at

minimum, meet the requirements shown in Figure 4.

An upper limit to the output-capacitor ESR is important

only if step changes to the load are anticipated. Higher

ESR results in higher-amplitude output-voltage tran-

sients when the output current is varied. A Sanyo

OS-CON capacitor, whose ESR is nearly flat over tem-

perature (and is low to begin with), in series with the

appropriate resistor ensures the best load-transient

performance. A less expensive alternative is to use a

tantalum capacitor in series with the resistor.

In most cases, inexpensive aluminum-electrolytic

capacitors work well with the MAX667 over their entire

temperature range, having sufficient ESR to ensure sta-

bility without the need for a series resistor. The ESR of

aluminum electrolytics rises, often dramatically, as tem-

perature decreases. For surface-mount applications,

certain tantalum capacitors have sufficient ESR; an

example is the TAJB106K016 chip capacitor made by

AVX (phone: (803) 448-9411, fax: (803) 448-1943).

Battery Drain

The MAX667 uses a PNP output transistor. When the

input voltage falls below the desired output voltage, the

+5V/Programmable Low-Dropout

Voltage Regulator

6 _______________________________________________________________________________________

MAX667

GND SHDNSET

OUT

47k

+5V OUTIN

645

10μF

0.1μF

Figure 6. Quiescent-Current Reduction Below Dropout

MAX667

DDGND

OUT

332k

SET

+5V OUTIN

10μF

SHDN

Figure 7. Connection for Minimum Quiescent Current Near

Dropout

0123456

MAX667-Fg 8

INPUT VOLTAGE (V)

QUIESCENT CURRENT (mA)

VSHDN = 0V

Figure 8. Quiescent Current Below Dropout for Circuit of

Figure 2

MAX667

SHDNSET GND

OUT

+5V OUTIN

10μF

645

Figure 5. Alternative Stability Scheme Using Resistor R

PNP transistor is turned on fully as regulation is lost.

Even with a load current of a few microamperes, the

base current will be driven above 5mA. Figure 8 shows

how this base current may be significant.

Consequently, a mostly discharged battery can be fur-

ther discharged at end-of-life.

Figure 6 shows how this condition can be modified by

connecting DD to SHDN with a 47kΩresistor, R1, paral-

leled with a 0.1µF capacitor to GND. This modification

reduces the no-load quiescent current to approximately

160µA when dropout is reached (Figure 9), but increas-

es the dropout voltage by about 0.1V. The output volt-

age drops to approximately 3V once DD begins to

activate SHDN, but it does not fall to zero because

SHDN is only partially activated.

A second alternate connection (Figure 7) further

reduces quiescent current near the dropout voltage,

compared to the circuit in Figure 6. The output must be

set with external resistors (R1, R2), so DD lowers the

output voltage as the input voltage falls by sourcing

current into SET via R3. Quiescent current remains low

for inputs down to 3.5V, and peaks before falling to 0 at

low input voltages. Although the current peak is higher

than with the connection in Figure 6, this may be more

useful because the quiescent current peaks at an input

voltage well below the useful range of most batteries

(Figure 9). Also, as IN falls below 5V, OUT tracks IN

minus the dropout voltage. This connection still allows

separate use of the SHDN input.

Power Dissipation

The MAX667 can regulate currents as high as 250mA

and withstand input-output differential voltages as high

as 15.2V, but not simultaneously. The maximum power

dissipation is dependent on the package and the tem-

perature (see Absolute Maximum Ratings). Figure 10

shows the maximum output current at various input-out-

put differential voltages for the plastic DIP and SO

packages. The MAX667 can withstand short-circuit

loads up to 1 second.

Operation from AC Sources

The MAX667 is a micropower CMOS regulator intended

principally for battery operation. When operating from

AC sources, consider power-supply ripple rejection.

The MAX667’s error amplifier produces very low gain

bandwidth, and the input power-supply rejection ratio

MAX667

+5V/Programmable Low-Dropout

Voltage Regulator

_______________________________________________________________________________________ 7

MAX667

+5V/Programmable Low-Dropout

Voltage Regulator

VIN (V)

IGND (μA)

800

12 4 6

200

600

400

MAX667-Fg 9

CIRCUIT OF

FIGURE 7

CIRCUIT OF

FIGURE 6

Figure 9. Quiescent Current Below Dropout with Connections

of Figures 6 and 7

VIN-VOUT (V)

LOAD CURRENT (mA)

400

015

100

300

200

GUARANTEED 250mA

DIP PACKAGE

DISSIPATION LIMIT

SO PACKAGE

DISSIPATION LIMIT

TA = +50˚C

MAX667-Fg 10

Figure 10. MAX667 Load Current vs. Input-Output Differential

Voltage

Figure 11. Output Response to +4V/100µs Input Step

+10V

1ms/div

+6V

INPUT

+2V/div

+5V OUTPUT

+0.2V/div

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MAX667

+5V/Programmable Low-Dropout

Voltage Regulator

8 _______________________________________________________________________________________

(PSRR) is therefore not specified. Since the output must

be connected to a 10µF or larger filter capacitor, the

capacitor characteristics dominate the PSRR. Large

values of input and output capacitors reduce the ripple.

In addition, both DD and LBI/LBO can trigger on the

lowest DC component of the ripple, particularly at high

load currents. In the case of the low-battery detector,

the ripple can be effectively filtered out by placing a

capacitor to ground in parallel with the LBI input pin.

The high resistance values that can be used for the

voltage divider allow relatively small capacitance val-

ues to form an effective lowpass filter at 120Hz. When

power is first applied, however, this filter tends to hold

LBO low longer than normal.

Transient Considerations

The low operating current and gain-bandwidth product

of the internal reference and amplifier result in limited

rejection of fast-step input changes. Negative-going

steps, which occur in under 100µs, may turn off the out-

put for several milliseconds. An input filter (nominally

10µF) is recommended if input changes greater than

1V and faster than 100µs (other than turn-on or turn-off)

are anticipated. Figure 12 shows the output response to

a 10mA/100mA instantaneous load step. The relation-

ship between output-capacitor ESR and load-transient

response is explained in the Output Capacitor section.

___________________Chip Topography

OUTPUT

CURRENT

+5V OUTPUT

0.1V/div

100mA

10mA

200μs/div

Figure 12. Output Response to 10mA/100mA Load Step with

F Output Capacitor (1.5

ESR)

LBO

SET

LBI

OUT

DD IN

SHDN

GND

0.107"

(2.71mm)

0.070"

(1.78mm)

TRANSISTOR COUNT: 65

SUBSTRATE MUST BE LEFT UNCONNECTED

Package Information

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PACKAGE TYPE

PACKAGE CODE

DOCUMENT NO.

8 PDIP P8-T 21-0043

8 SO S8-4 21-0041

8 CERDIP J8-2 21-0045

+5V/Programmable Low-Dropout

Voltage Regulator

Maxim cannot assume responsibility for use of any circuitry other than circuitry entirely embodied in a Maxim product. No circuit patent licenses are

implied. Maxim reserves the right to change the circuitry and specifications without notice at any time.

Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 408-737-7600 _____________________ 9

MAX667

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