MAX5932：正高壓熱插拔控制器的詳細解析

在電子設(shè)備的設(shè)計中，熱插拔功能的實現(xiàn)至關(guān)重要，它能夠允許在不關(guān)閉電源的情況下安全地插入和移除電路卡，避免對系統(tǒng)造成干擾。今天我們就來詳細探討一下Maxim公司的MAX5932正高壓熱插拔控制器。

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一、產(chǎn)品概述

MAX5932是一款專為+9V至+80V正電源軌設(shè)計的完全集成熱插拔控制器。它與LT1641 - 1引腳和功能兼容，可確保電路卡安全地插入和移除帶電背板，同時不會在背板電源軌上產(chǎn)生干擾。該器件具有可編程折返電流限制功能，如果器件在電流限制狀態(tài)下持續(xù)時間超過可編程時間，外部n溝道MOSFET將鎖定關(guān)閉。此外，它還具備可編程欠壓鎖定和通過外部n溝道MOSFET實現(xiàn)的可編程輸出電壓壓擺率等特性。MAX5932在-40°C至+85°C的擴展溫度范圍內(nèi)工作，采用8引腳SO封裝。

二、主要參數(shù)與特性

1. 絕對最大額定值

• 電壓范圍：VCC為-0.3V至+85V；SENSE、FB、ON為-0.3V至(VCC + 0.3V)；TIMER、PWRGD為-0.3V至+85V；GATE為-0.3V至+95V。
• 電流限制：最大GATE電流為-50mA至+150mA；任何其他引腳的最大電流為±50mA。
• 功耗與溫度：8引腳SO封裝在+70°C時的連續(xù)功率耗散為470mW（高于+70°C時以5.9mW/°C的速率降額）；工作溫度范圍為-40°C至+85°C；最大結(jié)溫為+150°C；存儲溫度范圍為-60°C至+150°C；ESD額定值（人體模型）為2000V；引腳焊接溫度（10s）為+300°C。

2. 電氣特性

• 電源電壓范圍：9V至80V。
• 電源電流：在VON = 3V，VCC = 80V時，典型值為1.4mA，最大值為3.5mA。
• 欠壓鎖定與遲滯：VCC欠壓鎖定閾值為7.5 - 8.8V，遲滯為0.4V。
• FB閾值與遲滯：FB高電壓閾值為1.280 - 1.345V，低電壓閾值為1.221 - 1.245V，遲滯為80mV。
• 其他特性：還包括SENSE觸發(fā)電壓、GATE上拉和下拉電流、外部n溝道柵極驅(qū)動、TIMER上拉和下拉電流、ON邏輯高低閾值及遲滯、PWRGD泄漏電流和輸出低電壓等參數(shù)。

三、引腳功能與配置

四、工作原理與功能實現(xiàn)

1. 熱插拔與啟動過程

當電路卡插入帶電背板時，MAX5932在啟動時通過外部檢測電阻和MOSFET作為電流調(diào)節(jié)器，限制負載汲取的電流量。當ON引腳電壓超過開啟閾值電壓、VCC電壓超過欠壓鎖定閾值且TIMER引腳電壓低于1.233V時，外部MOSFET開啟。GATE引腳電壓以10μA/C1的斜率上升，浪涌電流由公式INRUSH = CL × 10μA / C1確定。當檢測電阻兩端的電壓達到VSENSETRIP時，內(nèi)部電流限制電路調(diào)整GATE引腳電壓，以維持檢測電阻兩端的恒定電壓。

2. 故障管理

• 過流和過熱保護：當發(fā)生過流或過熱故障時，MAX5932會關(guān)閉外部MOSFET并保持關(guān)閉狀態(tài)。故障條件消除后，需要循環(huán)電源或再次將ON引腳拉低再拉高以解鎖器件。
• 欠壓和過壓檢測：ON引腳可用于檢測電源輸入的欠壓情況，當ON引腳電壓低于1.233V時，GATE引腳被拉低，直到ON引腳再次變高。過壓檢測通過連接齊納二極管實現(xiàn)，當輸入電壓超過齊納二極管的擊穿電壓時，TIMER引腳被拉高，超過1.233V后，故障鎖存器置位，GATE引腳被拉低，關(guān)閉MOSFET。

3. 電流限制與折返

MAX5932具有可編程折返電流限制功能，通過在VCC和SENSE引腳之間放置檢測電阻來設(shè)置電流限制。當FB引腳電壓為0V時，電流限制電路將GATE引腳驅(qū)動，使檢測電阻兩端保持12mV的恒定壓降。隨著FB引腳輸出電壓的增加，檢測電阻兩端的電壓也增加，直到FB達到0.5V時，檢測電阻兩端的電壓保持在47mV恒定。最大電流限制由公式LIMIT = 47mV / RSENSE計算得出。

4. TIMER功能

TIMER引腳用于編程器件在電流限制狀態(tài)下的最大允許時間。當電流限制電路未激活時，TIMER引腳通過3μA電流源拉至GND。電流限制電路激活后，一個80μA的上拉電流源連接到TIMER引腳，電壓以77μA/CTIMER的斜率上升。當TIMER引腳達到1.233V時，內(nèi)部故障鎖存器置位，GATE引腳被立即拉至GND，TIMER引腳通過3μA電流源拉回GND。當TIMER引腳電壓低于0.5V時，將ON引腳脈沖拉低以復(fù)位內(nèi)部故障鎖存器。

五、應(yīng)用信息與設(shè)計考慮

1. 應(yīng)用場景

• 熱電路板插入：可避免在插入和移除電路板時對背板電源造成干擾。
• 電子斷路器：實現(xiàn)對電路的過流保護。
• 工業(yè)高端開關(guān)/斷路器：適用于工業(yè)環(huán)境中的電源控制。
• 網(wǎng)絡(luò)路由器和交換機：確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。
• 24V/48V工業(yè)/報警系統(tǒng)：滿足高壓系統(tǒng)的熱插拔需求。

2. 設(shè)計注意事項

• 準確的電流檢測：建議采用開爾文連接，對于1oz銅箔，每個放大器的最小走線寬度為0.02in，推薦使用0.03in或更寬的走線。
• 抗干擾設(shè)計：將電阻分壓器連接到ON引腳并靠近器件，保持到VCC和GND的走線短，從ON到GND連接一個0.1μF電容有助于抑制感應(yīng)噪聲。
• 散熱設(shè)計：外部MOSFET必須與MAX5932進行熱耦合，以確保正常的熱關(guān)斷操作。

六、總結(jié)

MAX5932正高壓熱插拔控制器為電子設(shè)備的熱插拔功能提供了可靠的解決方案。它具有豐富的特性和功能，能夠滿足多種應(yīng)用場景的需求。在設(shè)計過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用要求，合理選擇參數(shù)和進行布局設(shè)計，以確保設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。大家在實際應(yīng)用中是否遇到過類似熱插拔控制器的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。