在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，USB接口的應(yīng)用無(wú)處不在，而一個(gè)性能優(yōu)良的USB開(kāi)關(guān)對(duì)于保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。今天我們就來(lái)詳細(xì)了解一下MAX1564這款三路、帶電流限制的USB開(kāi)關(guān)。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1564采用節(jié)省空間的16引腳、4mm x 4mm薄型QFN封裝，每個(gè)通道都滿足USB端口的所有IEC規(guī)范，且每個(gè)輸出端能夠提供高達(dá)1.2A的電流。它具備多種保護(hù)功能，能有效應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的工作情況，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

二、產(chǎn)品特性

（一）小巧封裝

16引腳、4mm x 4mm的薄型QFN封裝，大大節(jié)省了電路板空間，非常適合對(duì)空間要求較高的設(shè)計(jì)。

（二）多重保護(hù)

1. 熱過(guò)載保護(hù)：在長(zhǎng)時(shí)間短路或過(guò)載情況下，熱關(guān)斷功能可限制結(jié)溫，避免芯片因過(guò)熱而損壞。
2. 反向電流阻斷：無(wú)論開(kāi)關(guān)狀態(tài)如何，反向電流保護(hù)電路都能阻止電流從輸出流向輸入，符合USB規(guī)范要求。
3. 可編程電流限制：用戶可通過(guò)精確的可編程電流限制電路，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置電流限制，保護(hù)輸入電源免受過(guò)載影響。
4. 短路保護(hù)：當(dāng)輸出短路超過(guò)20ms時(shí)，開(kāi)關(guān)會(huì)鎖存關(guān)閉，節(jié)省系統(tǒng)電源。之后會(huì)自動(dòng)重啟，以25mA電流測(cè)試短路是否消除。
5. 故障消隱功能：20ms的故障消隱特性可忽略瞬間故障，如熱插拔到容性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的故障，避免向主機(jī)系統(tǒng)發(fā)出誤報(bào)警。

（三）自動(dòng)重啟

當(dāng)故障消除后，MAX1564能夠自動(dòng)重啟，恢復(fù)正常工作，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

（四）精確的電流限制

電流限制精度可達(dá)12%，確保輸出電流在設(shè)定范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出。

（五）寬輸入電源范圍

2.7V至5.5V的輸入電源范圍，使其能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境。

（六）獨(dú)立故障指示

每個(gè)開(kāi)關(guān)都有獨(dú)立的開(kāi)漏故障信號(hào)輸出，可及時(shí)通知微處理器內(nèi)部電流已達(dá)到限制。

（七）ESD保護(hù)

具備±15kV的ESD保護(hù)（帶電容），增強(qiáng)了芯片的抗靜電能力。

三、電氣特性

（一）電源電壓范圍

電源電壓范圍為2.75V至5.50V，能適應(yīng)多種電源供電。

（二）開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻

不同電源電壓和溫度條件下，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻有所不同。例如，在VIN_ = VCC = 5V、TA = +25°C時(shí)，典型值為60mΩ。

（三）電流相關(guān)參數(shù)

包括待機(jī)供電電流、靜態(tài)供電電流、輸出關(guān)斷泄漏電流等，這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估芯片的功耗和性能至關(guān)重要。

（四）欠壓鎖定閾值

輸入電壓上升時(shí)，欠壓鎖定閾值為2.2V至2.7V，具有3%的滯后特性。

（五）電流限制閾值

可通過(guò)連接不同阻值的電阻到SETI引腳來(lái)設(shè)置不同的電流限制閾值，如RSETI = 26.1kΩ時(shí)，電流限制閾值為1.20A至1.54A。

四、典型應(yīng)用電路及特性

在典型應(yīng)用電路中，VINA = VINB = VINC = VSEL = VONA = VONB = VONC = 5V，TA = +25°C條件下，通過(guò)一系列圖表展示了其各項(xiàng)特性，如開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間、輸出上升時(shí)間、輸出下降時(shí)間等。這些特性對(duì)于工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中優(yōu)化電路性能具有重要的參考價(jià)值。

五、引腳說(shuō)明

（一）輸入電源引腳

INA、INB、INC和VCC為輸入電源引腳，為相應(yīng)的輸出提供電源，且這幾個(gè)引腳必須在外部連接在一起，并通過(guò)0.1uF電容旁路到地。

（二）極性控制輸入引腳

SEL用于選擇ONA、ONB和ONC的極性，可根據(jù)需要連接到VCC或GND。

（三）電流限制編程輸入引腳

SETI用于設(shè)置電流限制，通過(guò)連接一個(gè)26kΩ至60kΩ的電阻到地來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（四）故障指示輸出引腳

FLTA、FLTB和FLTC為故障指示輸出引腳，當(dāng)相應(yīng)的輸入電壓低于欠壓鎖定閾值、開(kāi)關(guān)處于電流限制狀態(tài)超過(guò)20ms或處于熱關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，引腳輸出低電平。

（五）輸出引腳

OUTA、OUTB和OUTC為電源輸出引腳，在關(guān)斷期間呈高阻抗?fàn)顟B(tài)。

（六）控制輸入引腳

ONA、ONB和ONC為控制輸入引腳，其有效電平取決于SEL的連接狀態(tài)。

六、詳細(xì)工作原理

（一）欠壓鎖定（UVLO）

當(dāng)輸入電壓低于2.5V（典型值）時(shí)，欠壓鎖定電路會(huì)使芯片禁用，同時(shí)FLT_引腳輸出低電平，防止在啟動(dòng)和掉電情況下開(kāi)關(guān)誤操作。

（二）電流限制故障保護(hù)

在過(guò)流事件中，芯片會(huì)根據(jù)輸出電壓選擇連續(xù)電流限制或短路電流限制模式。當(dāng)VOUT_大于1V時(shí)，工作在連續(xù)電流限制模式；當(dāng)VOUT_小于1V時(shí)，工作在短路電流限制模式。如果故障持續(xù)20ms（典型值），輸出將關(guān)閉并觸發(fā)故障標(biāo)志。

（三）自動(dòng)重啟模式

通過(guò)從輸出端提供25mA電流并監(jiān)測(cè)輸出電壓，當(dāng)輸出電壓超過(guò)0.5V持續(xù)20ms時(shí)，故障標(biāo)志復(fù)位，輸出重新開(kāi)啟。此外，也可通過(guò)切換ON_輸入來(lái)復(fù)位故障。

（四）反向電流阻斷

在正常工作且通道啟用時(shí)，若輸出電壓高于輸入電壓足以產(chǎn)生超過(guò)0.9A（典型值）的反向電流，開(kāi)關(guān)會(huì)立即關(guān)閉。若該情況持續(xù)超過(guò)20ms（典型值），開(kāi)關(guān)將保持關(guān)閉并觸發(fā)FLT_標(biāo)志。當(dāng)通道禁用時(shí)，輸出切換到高阻抗?fàn)顟B(tài)，阻斷反向電流。

（五）熱關(guān)斷

每個(gè)通道都有獨(dú)立的熱關(guān)斷功能，即使某個(gè)通道出現(xiàn)故障，其他通道仍可正常供電。當(dāng)結(jié)溫超過(guò)160°C時(shí)，通道會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，待溫度下降后可通過(guò)自動(dòng)重啟模式恢復(fù)。

七、應(yīng)用信息

（一）設(shè)置電流限制

通過(guò)連接一個(gè)26kΩ至60kΩ的電阻到SETI引腳來(lái)設(shè)置電流限制，計(jì)算公式為ILIMIT = 1.37A × 26.1kΩ / R1。

（二）輸入電容

為限制瞬間輸出負(fù)載瞬變時(shí)的輸入電壓降，需在IN_和地之間連接電容。建議使用0.1μF陶瓷電容進(jìn)行局部去耦，對(duì)于感性負(fù)載，可使用更大的電容以防止電壓尖峰超過(guò)芯片的絕對(duì)最大額定值。

（三）布局和散熱

盡量縮短所有輸入/輸出走線，減少寄生電感的影響，優(yōu)化開(kāi)關(guān)對(duì)輸出短路情況的響應(yīng)時(shí)間。輸入和輸出電容應(yīng)放置在距離器件引腳不超過(guò)5mm的位置，IN_和OUT_與電源總線的連接走線要短，寬的電源總線平面有助于散熱。

（四）輸出電容

輸出端可使用最大2000μF的電容來(lái)平滑瞬變和增加上升/下降時(shí)間，但過(guò)大的輸出電容可能會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)的輸出充電時(shí)間超過(guò)故障消隱期，觸發(fā)FLT_標(biāo)志。

（五）驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載

在驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，要注意避免電壓尖峰超過(guò)芯片的絕對(duì)最大額定值。若出現(xiàn)嚴(yán)重振鈴現(xiàn)象，可將MAX1564的輸出鉗位在+6V和 -0.3V之間。

八、總結(jié)

MAX1564是一款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)良的USB開(kāi)關(guān)，其小巧的封裝、多重保護(hù)功能和靈活的可編程特性使其在USB端口、USB集線器、筆記本電腦、臺(tái)式電腦和 docking 站等應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用前景。作為電子工程師，在設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，充分了解和合理應(yīng)用MAX1564的各項(xiàng)特性，能夠有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似芯片的使用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。