在電子設備的設計中，USB接口的應用無處不在，而一個性能優(yōu)良的USB開關(guān)對于保障設備的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。今天我們就來詳細了解一下MAX1564這款三路、帶電流限制的USB開關(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，每個通道都滿足USB端口的所有IEC規(guī)范，且每個輸出端能夠提供高達1.2A的電流。它具備多種保護功能，能有效應對各種復雜的工作情況，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行保駕護航。

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，非常適合對空間要求較高的設計。

（二）多重保護

1. 熱過載保護：在長時間短路或過載情況下，熱關(guān)斷功能可限制結(jié)溫，避免芯片因過熱而損壞。
2. 反向電流阻斷：無論開關(guān)狀態(tài)如何，反向電流保護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：用戶可通過精確的可編程電流限制電路，根據(jù)實際需求設置電流限制，保護輸入電源免受過載影響。
4. 短路保護：當輸出短路超過20ms時，開關(guān)會鎖存關(guān)閉，節(jié)省系統(tǒng)電源。之后會自動重啟，以25mA電流測試短路是否消除。
5. 故障消隱功能：20ms的故障消隱特性可忽略瞬間故障，如熱插拔到容性負載時產(chǎn)生的故障，避免向主機系統(tǒng)發(fā)出誤報警。

（三）自動重啟

當故障消除后，MAX1564能夠自動重啟，恢復正常工作，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12%，確保輸出電流在設定范圍內(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，使其能夠適應不同的電源環(huán)境。

（六）獨立故障指示

每個開關(guān)都有獨立的開漏故障信號輸出，可及時通知微處理器內(nèi)部電流已達到限制。

（七）ESD保護

具備±15kV的ESD保護（帶電容），增強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，能適應多種電源供電。

（二）開關(guān)導通電阻

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

（三）電流相關(guān)參數(shù)

包括待機供電電流、靜態(tài)供電電流、輸出關(guān)斷泄漏電流等，這些參數(shù)對于評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，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

可通過連接不同阻值的電阻到SETI引腳來設置不同的電流限制閾值，如RSETI = 26.1kΩ時，電流限制閾值為1.20A至1.54A。

四、典型應用電路及特性

在典型應用電路中，VINA = VINB = VINC = VSEL = VONA = VONB = VONC = 5V，TA = +25°C條件下，通過一系列圖表展示了其各項特性，如開關(guān)導通時間、輸出上升時間、輸出下降時間等。這些特性對于工程師在實際設計中優(yōu)化電路性能具有重要的參考價值。

五、引腳說明

（一）輸入電源引腳

INA、INB、INC和VCC為輸入電源引腳，為相應的輸出提供電源，且這幾個引腳必須在外部連接在一起，并通過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用于設置電流限制，通過連接一個26kΩ至60kΩ的電阻到地來實現(xiàn)。

（四）故障指示輸出引腳

FLTA、FLTB和FLTC為故障指示輸出引腳，當相應的輸入電壓低于欠壓鎖定閾值、開關(guān)處于電流限制狀態(tài)超過20ms或處于熱關(guān)斷狀態(tài)時，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)斷期間呈高阻抗狀態(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、詳細工作原理

（一）欠壓鎖定（UVLO）

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

（二）電流限制故障保護

在過流事件中，芯片會根據(jù)輸出電壓選擇連續(xù)電流限制或短路電流限制模式。當VOUT_大于1V時，工作在連續(xù)電流限制模式；當VOUT_小于1V時，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)故障標志。

（三）自動重啟模式

通過從輸出端提供25mA電流并監(jiān)測輸出電壓，當輸出電壓超過0.5V持續(xù)20ms時，故障標志復位，輸出重新開啟。此外，也可通過切換ON_輸入來復位故障。

（四）反向電流阻斷

在正常工作且通道啟用時，若輸出電壓高于輸入電壓足以產(chǎn)生超過0.9A（典型值）的反向電流，開關(guān)會立即關(guān)閉。若該情況持續(xù)超過20ms（典型值），開關(guān)將保持關(guān)閉并觸發(fā)FLT_標志。當通道禁用時，輸出切換到高阻抗狀態(tài)，阻斷反向電流。

（五）熱關(guān)斷

每個通道都有獨立的熱關(guān)斷功能，即使某個通道出現(xiàn)故障，其他通道仍可正常供電。當結(jié)溫超過160°C時，通道會自動關(guān)閉，待溫度下降后可通過自動重啟模式恢復。

七、應用信息

（一）設置電流限制

通過連接一個26kΩ至60kΩ的電阻到SETI引腳來設置電流限制，計算公式為ILIMIT = 1.37A × 26.1kΩ / R1。

（二）輸入電容

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

（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)化開關(guān)對輸出短路情況的響應時間。輸入和輸出電容應放置在距離器件引腳不超過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的電容來平滑瞬變和增加上升/下降時間，但過大的輸出電容可能會導致啟動時的輸出充電時間超過故障消隱期，觸發(fā)FLT_標志。

（五）驅(qū)動感性負載

在驅(qū)動感性負載時，要注意避免電壓尖峰超過芯片的絕對最大額定值。若出現(xiàn)嚴重振鈴現(xiàn)象，可將MAX1564的輸出鉗位在+6V和 -0.3V之間。

八、總結(jié)

MAX1564是一款功能強大、性能優(yōu)良的USB開關(guān)，其小巧的封裝、多重保護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、臺式電腦和 docking 站等應用中具有廣泛的應用前景。作為電子工程師，在設計相關(guān)電路時，充分了解和合理應用MAX1564的各項特性，能夠有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在實際應用中是否遇到過類似芯片的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。