高可靠冗余電源的理想之選：MAX8535/MAX8536/MAX8585 ORing MOSFET控制器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，為關(guān)鍵負(fù)載提供可靠的電源是至關(guān)重要的。冗余電源系統(tǒng)可以顯著提高系統(tǒng)的可靠性，而ORing MOSFET控制器則是實(shí)現(xiàn)冗余電源的關(guān)鍵組件。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下Maxim公司的MAX8535/MAX8536/MAX8585 ORing MOSFET控制器。

文件下載：MAX8585.pdf

產(chǎn)品概述

在許多對(duì)可靠性要求極高的系統(tǒng)中，關(guān)鍵負(fù)載通常會(huì)采用并聯(lián)連接的冗余電源。MAX8535/MAX8536/MAX8585就是這樣一款高度集成且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的MOSFET控制器，它能為高可靠性系統(tǒng)提供隔離和冗余電源功能。其中，MAX8535/MAX8585適用于12V系統(tǒng)，內(nèi)部集成了電荷泵，可將n溝道傳輸元件的柵極驅(qū)動(dòng)至VCC + 10V；而MAX8536則用于3.3V和5V系統(tǒng)，電荷泵輸出為VCC + 5V。

工作原理

啟動(dòng)階段

在啟動(dòng)過(guò)程中，MAX8535/MAX8536/MAX8585會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外部MOSFET兩端的電壓降。當(dāng)VCC接近或超過(guò)總線電壓時(shí)，MOSFET就會(huì)開(kāi)啟。這里的TIMER輸入引腳具有雙重用途，通過(guò)連接一個(gè)從TIMER到地的外部電阻，可以設(shè)置外部MOSFET的開(kāi)啟速度；此外，它還能作為邏輯使能引腳使用。

正常工作階段

一旦設(shè)備開(kāi)啟，MAX8535/MAX8536/MAX8585會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)負(fù)載情況，對(duì)過(guò)壓、欠壓和反向電流等異常情況進(jìn)行保護(hù)。過(guò)壓和欠壓故障閾值是可調(diào)的，并且可以選擇禁用。電流限制觸發(fā)點(diǎn)由外部MOSFET的RDS(ON)決定，這大大減少了所需的組件數(shù)量。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)壓、欠壓或反向電流故障時(shí)，開(kāi)漏邏輯低電平的故障輸出會(huì)發(fā)出信號(hào)。

產(chǎn)品特性

集成與高效

它是一款簡(jiǎn)單、集成且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的ORing MOSFET控制器，適用于12V（MAX8535/MAX8585）和3.3V或5V（MAX8536）總線，能有效消除ORing二極管的功耗和反向泄漏電流，為高可靠性系統(tǒng)提供N + 1冗余電源能力。

快速故障隔離

能夠在小于1μs的時(shí)間內(nèi)將故障電源與輸出總線隔離，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

全面保護(hù)功能

具備反向電流檢測(cè)、可編程軟啟動(dòng)、邏輯使能輸入、可調(diào)過(guò)壓和欠壓觸發(fā)點(diǎn)以及故障指示輸出等功能，為系統(tǒng)提供全方位的保護(hù)。

節(jié)省空間

采用節(jié)省空間的8引腳μMAX封裝，非常適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

電氣特性

電源相關(guān)參數(shù)

不同型號(hào)在不同條件下的VCC電源電流、關(guān)斷電流、輸入電壓等參數(shù)各有不同。例如，在TIMER = 2.5V，VCC = 14V（MAX8535/MAX8535A/MAX8585）時(shí)，VCC電源電流典型值為2mA，最大值為4.5mA。

電荷泵電壓

不同VCC電壓下，柵極電壓也有所不同。如VCC = 3.3V（MAX8536）時(shí)，柵極電壓典型值為5.5V，最大值為6V。

其他參數(shù)

包括TIMER相關(guān)參數(shù)、FAULT輸出參數(shù)、GATE驅(qū)動(dòng)參數(shù)以及電流檢測(cè)參數(shù)等，這些參數(shù)共同保證了控制器的穩(wěn)定運(yùn)行。

應(yīng)用領(lǐng)域

服務(wù)器電源

可用于服務(wù)器的銀盒電源以及刀片服務(wù)器的板載冗余電源。

網(wǎng)絡(luò)與電信電源

適用于網(wǎng)絡(luò)/電信電源整流器。

高可用性系統(tǒng)

為高可用性系統(tǒng)中的冗余電源提供可靠的控制。

選型與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

定時(shí)器電阻選擇

通過(guò)連接一個(gè)從TIMER到地的電阻來(lái)設(shè)置內(nèi)部電荷泵的工作頻率，計(jì)算公式為[Frequency =5 timesleft(100 mu A-frac{1.25 V}{R_{TIMER }}right) kHz / mu A]。將TIMER拉至1.5V以上可獲得最大電荷泵頻率，拉至0.5V以下則禁用電荷泵，不連接TIMER時(shí)電荷泵頻率為500kHz。

柵極電容和電阻選擇

通常，外部MOSFET的柵極電容足以作為儲(chǔ)能電容。若MOSFET與控制器距離較遠(yuǎn)，可在GATE和地之間放置一個(gè)0.01μF的旁路電容。為了實(shí)現(xiàn)較慢的開(kāi)啟時(shí)間，可在GATE和地之間添加一個(gè)小電容，并在GATE和MOSFET柵極之間串聯(lián)一個(gè)電阻。

故障閾值設(shè)置

通過(guò)電阻分壓器來(lái)設(shè)置過(guò)壓和欠壓故障閾值。例如，設(shè)置欠壓鎖定閾值時(shí)，使用一個(gè)從UVP到地的10kΩ電阻，并根據(jù)公式[R 3=R 4left(frac{V{U V L O}}{V{U V P}}-1right)]計(jì)算另一個(gè)電阻。

MOSFET選擇

MAX8535/MAX8536/MAX8585驅(qū)動(dòng)n溝道MOSFET，MOSFET的RDS(ON)是最重要的特性。選擇低RDS(ON)的MOSFET可以在控制器檢測(cè)到反向電流和正向電流條件之前，允許更多的電流通過(guò)MOSFET。

布局指南

在PCB布局時(shí)，應(yīng)盡量縮短所有走線長(zhǎng)度，增加大電流走線的寬度，以減少寄生電感的影響。MOSFET會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此要使用大面積的銅箔來(lái)制作電源走線，并將控制器盡可能靠近外部MOSFET的漏極放置。同時(shí)，使用接地層來(lái)降低阻抗和電感。

總結(jié)

MAX8535/MAX8536/MAX8585 ORing MOSFET控制器以其高度集成、快速故障隔離、全面保護(hù)功能和節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)，成為冗余電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師可以根據(jù)具體的需求和系統(tǒng)要求，合理選擇和設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)，以確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。你在使用這類(lèi)控制器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。