探索MAX20086–MAX20089：雙/四通道相機電源保護器的卓越性能

在當今電子設備飛速發(fā)展的時代，相機模塊在各種應用中發(fā)揮著不可或缺的作用。為了確保相機模塊的穩(wěn)定供電和可靠運行，一款優(yōu)秀的電源保護器至關重要。今天，我們就來深入探討Analog Devices推出的MAX20086–MAX20089雙/四通道相機電源保護器。

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一、產品概述

MAX20086–MAX20089系列IC是2/4通道高端隔離/保護開關，具備內部電流限制和診斷功能。其輸入電源范圍為3V至15V，輸出能承受高達26V的電壓。每個輸出通道都有±8%的精確電流限制，可有效保護輸入電源免受過載和短路情況的影響。此外，內部8位ADC可以實現(xiàn)對每個輸出電流的數(shù)字讀取，大大簡化了系統(tǒng)設計。而且，該系列IC還支持通過I2C接口對每個通道進行配置和狀態(tài)讀取，并能單獨控制通道的開關。

二、關鍵特性

（一）小尺寸高集成

1. 多達四個600mA的保護開關，能夠滿足多通道相機模塊的供電需求。
2. 支持3V至15V的輸入電源和3V至5.5V的設備電源，適應多種電源環(huán)境。
3. 具備26V的短路至電池隔離能力，提高了系統(tǒng)的安全性。
4. 可調節(jié)電流限制（100mA至600mA），靈活性強。
5. 支持多通道并聯(lián)以提供更高電流，滿足不同負載要求。
6. 提供可選的I2C地址，方便系統(tǒng)集成。
7. 采用小型（4mm x 4mm）20引腳SWTQFN和WETQFN封裝，節(jié)省電路板空間。

（二）高精度性能

1. ±8%的電流限制精度，確保電流控制準確。
2. 0.5ms軟啟動和0.25ms軟關斷功能，有效減少啟動和關斷時的電流沖擊。
3. 低至0.3μA的關斷電流，降低功耗。
4. 在300mA時僅有110mV的壓降，提高了電源效率。

（三）安全設計

1. 符合ASIL B/D標準，適用于安全關鍵應用。
2. 具備短路至電池/地診斷、差分輸出過/欠壓診斷以及輸入過/欠壓診斷功能。
3. 可通過I2C接口進行單獨的8位電流、輸出電壓和電源讀數(shù)。
4. 故障自動重試功能，提高系統(tǒng)的可靠性。
5. 符合AEC-Q100標準，工作溫度范圍為-40°C至+125°C，適應惡劣環(huán)境。

三、電氣特性分析

（一）電源相關特性

1. 電源電壓范圍：VDD為3.0V至5.5V，滿足大多數(shù)設備的電源要求。
2. 關斷電源電流：在VDD = +25°C、VEN = 0V時，典型值為3μA，最大值為6.5μA，功耗極低。
3. 電源電流：在VEN = 5V時，典型值為2mA。
4. VDD欠壓鎖定和過壓鎖定：欠壓鎖定（VUVLO）下降沿為2.5V至2.9V，過壓鎖定（VOVLO）上升沿為5.5V至5.9V，確保電源穩(wěn)定。

（二）開關特性

1. 輸入電壓范圍：VIN為3.0V至15V。
2. 輸入欠壓鎖定和過壓閾值：欠壓鎖定（VINUVLO）下降沿為2.5V至2.9V，過壓閾值（VINOV）上升沿為15.8V至17.1V。
3. 導通電阻：典型值為400mΩ，最大值為700mΩ，降低功率損耗。
4. 軟啟動和軟關斷時間：軟啟動時間為0.5ms，軟關斷時間為0.25ms。

（三）電流限制特性

1. ISET工作范圍：72mA至672mA，可靈活設置電流限制。
2. OUT_默認電流：當ISET超出工作范圍時，為600mA。
3. ISET上拉電流：在VISET = 1.25V時，為11.9μA至13.1μA。
4. 正向電流限制：可根據(jù)不同的RISET值進行調整，誤差范圍為±8%。

（四）模擬和ADC特性

1. 模擬電壓分壓比：VIN、VDD、VISET和VOUT的分壓比都有一定的精度范圍。
2. ADC特性：分辨率為8位，相對精度（INL）為±1.5位，差分精度（DNL）為±1位，偏移誤差為±2.2位，轉換時間為1ms，跟蹤和保持采集時間為20μs。

（五）數(shù)字輸入輸出特性

1. 數(shù)字輸出：INT為低電平有效、開漏中斷輸出，需要外接上拉電阻。
2. SDA輸出：在灌電流為13mA時，低電平輸出不超過0.4V。
3. 數(shù)字輸入：輸入高電平閾值為1.3V，輸入低電平閾值為0.5V，具有0.1V的滯后。
4. I2C接口：時鐘頻率最高可達1.1MHz，各項時序參數(shù)都有嚴格要求。

四、工作原理與功能實現(xiàn)

（一）I2C接口通信

MAX20086–MAX20089采用I2C 2線串行接口，包括串行數(shù)據(jù)線（SDA）和串行時鐘線（SCL）。控制器通過發(fā)送正確的地址和數(shù)據(jù)字與IC進行通信。通信過程中，需要滿足特定的時序條件，如START、STOP和Repeated START條件等。在SDA和SCL線上需要外接大于500Ω的上拉電阻，以確保通信的穩(wěn)定性。

（二）使能控制與中斷輸出

1. 使能控制輸入（EN）：EN輸入用于將設備從低功耗關斷狀態(tài)激活。當EN為高電平時，CONFIG.EN[4:1]位設置為1的通道將被啟用。當EN引腳被拉低時，狀態(tài)寄存器和ADC寄存器會保持最后一次的值。
2. 中斷輸出（INT）：當任何未屏蔽的故障狀態(tài)位被設置時，INT引腳會發(fā)出開漏故障中斷信號。故障清除后，相應狀態(tài)位的清除取決于CLR位的設置。需要連接上拉電阻（通?！?kΩ）到系統(tǒng)I/O電源。

（三）軟啟動與軟關斷

該系列IC具有固定的0.5ms軟啟動時間，通過將輸出電流從0A逐漸增加到ISET引腳設置的ILIM值，有效限制了啟動浪涌電流。同時，軟關斷功能可在設備禁用或出現(xiàn)故障時，在0.25ms內將電流從ILIM降至0A，減少輸出通道的電感振鈴。

（四）ADC操作

8位ADC可用于系統(tǒng)診斷，通過不同的MUX設置，可以讀取開關電流、開關電壓和其他系統(tǒng)電壓。具體設置如下：

• MUX設置為00時，ADC1–ADC4讀取OUT1–OUT4的輸出電流。
• MUX設置為01（僅適用于ASIL合規(guī)版本）時，ADC1–ADC4讀取OUT1–OUT4的輸出電壓。
• MUX設置為10（僅適用于ASIL合規(guī)版本）時，ADC1讀取VIN，ADC2讀取VDD，ADC3讀取VISET。

（五）電流限制與保護功能

1. 電流限制設置：每個通道的電流限制可以根據(jù)公式ILIM = 600mA × (RISET / 100kΩ)進行設置，范圍在100mA至600mA之間。多個通道可以并聯(lián)以提供更高的電流，但需要預留約10%的余量以應對通道間的電流限制差異。
2. 短路保護：當出現(xiàn)短路或過載情況時，電流將被限制在RISET設置的值。如果某個通道在電流限制狀態(tài)下持續(xù)20ms（輸出電壓<2V時為10ms），該通道將關閉以防止過度功耗。250ms后，通道將重新啟用并進入軟啟動狀態(tài)。
3. 短路至電池保護：通過差分過壓比較器檢測短路至電池的情況，防止電池向輸入電源反向饋電。在短路至電池事件發(fā)生時，反向阻斷FET將被強制關閉，其他FET保持啟用狀態(tài)。如果短路是暫時的，輸出將保持正常工作，無需重新啟動軟啟動。
4. 過溫保護：當特定輸出開關的結溫超過+165°C（典型值）時，該輸出開關將關閉，使IC冷卻。當結溫下降15°C后，輸出通道將重新開啟。

五、應用領域與實例

（一）同軸電纜供電

MAX20086–MAX20089非常適合用于通過同軸電纜為遠程相機/雷達供電并進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?。在這種應用中，需要考慮電源和通信的兼容性，通常需要在電源上串聯(lián)濾波電感，在發(fā)射器/接收器端使用耦合電容，以防止電源和數(shù)據(jù)通信相互干擾。通過仿真和實際測試，可以確定合適的濾波設置，確保電源和數(shù)據(jù)能夠在同軸電纜上有效傳輸。

（二）典型應用電路

文檔中給出了典型應用電路的示例，包括電源、使能、I2C接口、輸出等部分的連接方式。在實際設計中，可以根據(jù)具體需求進行適當調整。

六、結語

MAX20086–MAX20089雙/四通道相機電源保護器憑借其小尺寸、高精度、高安全性等諸多優(yōu)點，為相機模塊的電源保護提供了優(yōu)秀的解決方案。無論是在汽車電子、工業(yè)監(jiān)控還是其他需要相機模塊的領域，都能發(fā)揮重要作用。作為電子工程師，在設計相關系統(tǒng)時，不妨考慮這款性能卓越的電源保護器，相信它會給你的設計帶來更多的便利和可靠性。大家在實際應用中是否遇到過類似電源保護的問題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。