MAX5927/MAX5929：低電壓四路熱插拔控制器與電源排序器的深度解析

在電子設(shè)備設(shè)計中，熱插拔功能對于提高系統(tǒng)的可維護性和可靠性至關(guān)重要。今天我們要深入探討的是Maxim公司的MAX5927/MAX5929低電壓四路熱插拔控制器與電源排序器，它能為多電源系統(tǒng)提供全面的保護，讓我們一起來看看它的詳細(xì)特性和應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

MAX5927/MAX5929是專為熱插拔應(yīng)用設(shè)計的斷路器IC，適用于將線卡插入帶電背板的場景。它們能在輸入電壓低至1V（前提是至少有一個輸入電壓高于2.7V）的情況下正常工作。當(dāng)線卡插入帶電背板時，卡上已放電的濾波電容會產(chǎn)生低阻抗，可能導(dǎo)致主電源瞬間崩潰。而MAX5927/MAX5929通過使用外部N溝道MOSFET、外部電流檢測電阻和片上比較器，實現(xiàn)了浪涌電流限制和短路保護。

二、關(guān)鍵特性

1. 寬電壓范圍支持

該控制器支持+1V至+13.2V的電源，只要滿足至少一個電源電壓≥2.7V且只有一個電源電壓>11.0V的條件，就能實現(xiàn)安全的熱插拔操作。

2. 可調(diào)節(jié)功能

• 斷路器/電流限制閾值：可在25mV至100mV之間調(diào)節(jié)，為不同的應(yīng)用場景提供了靈活的電流保護設(shè)置。
• 啟動定時器：通過連接一個電阻到TIM引腳，可以將啟動周期從0.4ms調(diào)整到50ms，默認(rèn)啟動周期為9ms（當(dāng)TIM引腳浮空時）。

  3. 多種工作模式

  支持電壓跟蹤、電源排序和獨立三種工作模式，可根據(jù)實際需求進行靈活配置。

  4. 故障保護機制

  采用VariableSpeed/BiLevel故障保護技術(shù)，通過不同閾值和響應(yīng)時間的比較器來監(jiān)測負(fù)載電流。在啟動期間，通過限制負(fù)載電流提供保護；在正常運行時，通過3mA/50mA的下拉電流放電MOSFET柵極來應(yīng)對故障。

  5. 集成特性

  集成了片上電荷泵，可驅(qū)動低成本的外部N溝道MOSFET；還具備啟動電流調(diào)節(jié)和電流毛刺保護等功能，減少了外部定時電阻和電容的使用。

三、工作模式詳解

1. 電壓跟蹤模式

將MODE引腳連接到高電平（BIAS）可進入此模式。在此模式下，所有通道會一起開啟和關(guān)閉。開啟所有通道需要滿足多個條件，如至少一個VIN_超過VUVLO（2.45V）持續(xù)一定時間、所有VIN_超過VPWRRDY（0.95V）、所有VON_超過VON,TH（0.875V）且無故障。若任何條件不滿足，所有通道將關(guān)閉。

2. 電源排序模式

將MODE引腳浮空可進入此模式。在該模式下，每個通道的開啟和關(guān)閉取決于相應(yīng)的VON_狀態(tài)。開啟某個通道同樣需要滿足與電壓跟蹤模式類似的條件。

3. 獨立模式

將MODE引腳連接到地可進入獨立模式。在此模式下，每個通道可獨立控制。開啟某個通道需要滿足特定條件，若條件不滿足，相應(yīng)通道將關(guān)閉。在某個通道出現(xiàn)故障時，僅該通道會被禁用。

四、啟動周期與故障保護

1. 啟動周期

啟動周期由RTIM電阻設(shè)置，范圍從0.4ms到50ms。在啟動期間，慢比較器被禁用，負(fù)載電流可通過兩種方式限制：一是通過限制MOSFET柵極充電電流緩慢增強MOSFET；二是限制外部電流檢測電阻兩端的電壓。

2. 故障保護

• 慢比較器：在啟動周期結(jié)束后啟用，閾值電壓可在25mV至100mV之間調(diào)節(jié)。對于1mV的過驅(qū)動，響應(yīng)時間為3ms；大過驅(qū)動時，響應(yīng)時間可降至100μs。
• 快比較器：在啟動期間調(diào)節(jié)柵極電壓，確保檢測電阻兩端的電壓不超過啟動快比較器閾值電壓（VSU,TH），VSU,TH是慢比較器閾值的兩倍。在正常運行中，若負(fù)載電流達(dá)到快比較器閾值，將產(chǎn)生故障，MOSFET柵極會以50mA的下拉電流放電。

五、應(yīng)用信息

1. 組件選擇

• N溝道MOSFET：根據(jù)應(yīng)用的電流水平選擇合適的MOSFET，其導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）應(yīng)足夠低，以減少滿載時的電壓降和功耗。
• 檢測電阻：選擇能在最大正常工作電流以上的電流水平下產(chǎn)生等于慢比較器閾值電壓的壓降的檢測電阻。快比較器閾值在正常工作模式下是慢比較器閾值的兩倍。

  2. 布局考慮

  為了充分利用開關(guān)對輸出故障的響應(yīng)時間，應(yīng)盡量縮短所有走線長度，增大高電流走線的尺寸，以減少寄生電感的影響。將MAX5927/MAX5929靠近卡的連接器放置，使用接地平面來降低阻抗和電感，同時最小化電流檢測電阻的走線長度（<10mm），并使用開爾文連接確保準(zhǔn)確的電流檢測。

六、總結(jié)

MAX5927/MAX5929低電壓四路熱插拔控制器與電源排序器為多電源系統(tǒng)提供了全面、靈活且可靠的解決方案。其豐富的功能和可調(diào)節(jié)特性使其適用于各種熱插拔應(yīng)用場景，如PCI Express熱插拔、基站線卡、RAID等。在實際設(shè)計中，合理選擇組件和優(yōu)化布局，能充分發(fā)揮該控制器的性能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用類似熱插拔控制器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。