MAX14571/MAX14572/MAX14573：高精度可調(diào)過壓過流保護器

在電子設(shè)備的設(shè)計中，保護系統(tǒng)免受電壓和電流故障的影響至關(guān)重要。Maxim Integrated推出的MAX14571/MAX14572/MAX14573系列可調(diào)過壓和過流保護器件，為工程師們提供了可靠的解決方案。下面，我們就來詳細了解一下這些器件。

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器件概述

MAX14571/MAX14572/MAX14573可保護系統(tǒng)免受高達±40V的正、負輸入電壓故障影響，并且其導(dǎo)通電阻（RON）典型值僅為100mΩ。該系列器件的過壓保護（OVP）功能可保護6V至36V的電壓，欠壓保護（UVP）功能則可保護4.5V至24V的電壓。過壓鎖定（OVLO）和欠壓鎖定（UVLO）閾值可通過可選的外部電阻進行設(shè)置，內(nèi)部預(yù)設(shè)的OVLO閾值典型值為33V，UVLO閾值典型值為19.2V。

此外，這些IC還具備可編程的電流限制保護功能，最大可限制電流至4.2A。當(dāng)電流達到閾值時，MAX14571在20.7ms（典型值）的消隱時間后關(guān)閉，并在重試期間保持關(guān)閉；MAX14572在消隱時間后鎖存關(guān)閉；MAX14573則持續(xù)限制電流。同時，它們還具有反向電流和熱關(guān)斷保護功能。

器件采用小型14引腳TSSOP（5mm x 6.5mm）封裝，工作溫度范圍為 -40°C至+85°C。

特性與優(yōu)勢

集成保護提高系統(tǒng)可靠性

• 可調(diào)的OVLO和UVLO閾值，預(yù)設(shè)閾值精度達±3%。
• 自動進行內(nèi)部和外部選擇，可編程正向電流限制，精度達±15%，最大可調(diào)節(jié)至4.2A。
• 具備熱關(guān)斷保護功能，當(dāng)芯片溫度過高時自動關(guān)閉，保障器件安全。
• 導(dǎo)通電阻典型值為100mΩ的FET，可降低功耗。

適合工業(yè)應(yīng)用的特殊特性

• 寬4.5V至36V的工作輸入范圍，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 為感性負載提供反向電流流動選項，增強了器件的適用性。
• 獨立的微處理器使能輸入（EN）和高壓輸入（HVEN），方便進行開關(guān)控制。

電氣特性

電壓與電流參數(shù)

• 輸入電壓范圍：4.5V至36V。
• 關(guān)斷輸入電流：典型值為15nA。
• 關(guān)斷輸出電流：典型值為2nA。
• 反向輸入電流：當(dāng)輸入電壓為 -40V時，典型值為 -35nA。
• 電源電流：在輸入電壓為15V，RISET = 12kΩ時，典型值為490nA，最大值為700nA。

過壓與欠壓閾值

• 內(nèi)部過壓觸發(fā)電平：上升時典型值為33V，下降時為32V。
• 內(nèi)部欠壓觸發(fā)電平：上升時典型值為19.2V，下降時為18.5V。
• 過壓鎖定遲滯：典型OVLO的3%。

其他參數(shù)

• FET導(dǎo)通電阻：在負載電流為100mA，輸入電壓為8V時，典型值為100mΩ，最大值為160mΩ。
• 電流限制調(diào)整范圍：0.7A至4.2A。
• 電流限制精度：±15%。

工作模式與控制

可編程電流限制

通過從SETI引腳連接到地的電阻來設(shè)置電流限制閾值。如果輸出電流在消隱時間（tBLANK）內(nèi)達到或超過閾值，輸出FLAG信號將被置位，不同型號的器件會進入不同的工作模式：

• MAX14571（自動重試模式）：當(dāng)電流達到閾值時，消隱時間計時器開始計時。如果過流情況持續(xù)到消隱時間結(jié)束，F(xiàn)LAG信號置位，隨后進入重試時間（tRETRY），在此期間FET關(guān)閉。重試時間結(jié)束后，F(xiàn)ET再次開啟。如果故障仍然存在，循環(huán)將重復(fù)進行。這種模式在過流或短路情況下可降低系統(tǒng)功耗，通過公式 (LOAD =I{LIM}left[frac{t{BLANK }}{t{BLANK }+t{RETRY }}right]) 可計算平均輸出電流。在典型的20.7ms消隱時間和600ms重試時間下，占空比為3.3%，可實現(xiàn)96.7%的功率節(jié)省。
• MAX14572（鎖存關(guān)閉模式）：當(dāng)電流達到閾值且過流情況持續(xù)到消隱時間結(jié)束，開關(guān)將關(guān)閉并保持關(guān)閉狀態(tài)。要重置開關(guān)，需要切換控制邏輯EN或HVEN，或者循環(huán)輸入電壓。
• MAX14573（連續(xù)電流限制模式）：當(dāng)電流達到閾值時，器件將輸出電流限制在預(yù)設(shè)值。如果過流情況持續(xù)到消隱時間結(jié)束，F(xiàn)LAG信號置位；當(dāng)過載情況消除時，F(xiàn)LAG信號復(fù)位。

開關(guān)控制

輸入去抖保護

IC具備輸入去抖保護功能。當(dāng)輸入電壓高于UVLO閾值電壓的時間超過去抖時間（tDEB）時，內(nèi)部FET將開啟。這一特性適用于在電源上電時EN或HVEN信號已經(jīng)存在的應(yīng)用場景。

應(yīng)用與設(shè)計注意事項

設(shè)置電流限制閾值

通過從SETI引腳連接到地的電阻來編程器件的電流限制閾值。如果SETI引腳未連接，則選擇0A的電流限制；如果將SETI連接到地，則FLAG信號將被置位?？墒褂霉?(R{SETI}(k Omega)=frac{11500}{I{LIM}(mA)}) 來計算電流限制。

輸入旁路電容

為了限制瞬間輸出短路情況下的輸入電壓降，需要在IN引腳和GND之間連接至少1μF的電容。電容值越大，輸入電壓的下沖就越小。

熱插拔輸入

在許多系統(tǒng)供電應(yīng)用中，需要輸入濾波電容來降低輻射發(fā)射、增強ESD能力等。在熱插拔應(yīng)用中，寄生電纜電感和輸入電容會在帶電電纜連接到輸入端子時導(dǎo)致過沖和振鈴現(xiàn)象。為了保護系統(tǒng)，建議在靠近輸入端子處使用能夠?qū)⒗擞肯拗圃?0V（最大）的瞬態(tài)電壓抑制器（TVS）。

輸出旁路電容

為了在整個溫度范圍和可編程電流限制范圍內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定運行，需要在OUT引腳和地之間連接1μF的陶瓷電容。過大的輸出電容可能會導(dǎo)致虛假的過流情況，可使用公式 (C{MAX }(mu F)=frac{I{LIM}(mA) × t{BLANK(MIN)}(ms)}{V{IN}(V)}) 來計算可連接到OUT引腳的最大電容負載。

輸出續(xù)流二極管

在需要保護感性負載或長電纜突然短路接地的應(yīng)用中，建議在OUT端子和地之間連接一個肖特基二極管，以防止短路事件中由于電感反沖在OUT引腳產(chǎn)生負尖峰。

布局和散熱

為了優(yōu)化開關(guān)對輸出短路情況的響應(yīng)時間，應(yīng)盡量縮短所有走線長度，以減少不必要的寄生電感影響。輸入和輸出電容應(yīng)盡可能靠近器件放置（不超過5mm），IN和OUT引腳必須用寬而短的走線連接到電源總線。在正常工作時，功耗較小，封裝溫度變化不大。但對于MAX14573的連續(xù)電流限制版本，在故障情況下的功耗可能會導(dǎo)致器件達到熱關(guān)斷閾值，因此建議從暴露焊盤到接地平面設(shè)置熱過孔，以增加系統(tǒng)的熱電容并降低熱阻。

ESD測試條件

當(dāng)IN引腳通過1μF低ESR陶瓷電容旁路到地時，器件在IN引腳上具有典型的±15kV（HBM）ESD電阻。在IN引腳上進行±2kV（HBM）典型ESD測試時，不需要電容。所有引腳都具有±2kV（HBM）典型ESD保護。

總結(jié)

MAX14571/MAX14572/MAX14573系列可調(diào)過壓和過流保護器件具有豐富的功能和出色的性能，能夠為各種電子設(shè)備提供可靠的保護。在設(shè)計過程中，工程師們需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和要求，合理設(shè)置參數(shù)、選擇合適的外部元件，并注意布局和散熱等問題，以充分發(fā)揮這些器件的優(yōu)勢。你在使用類似保護器件時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。