MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C：可靠的過(guò)壓過(guò)流保護(hù)解決方案

一、引言

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，過(guò)壓、過(guò)流以及反向電流等問(wèn)題可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害，因此有效的保護(hù)措施至關(guān)重要。Analog Devices推出的MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C系列過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)器件，為系統(tǒng)提供了可靠的保護(hù)方案。本文將詳細(xì)介紹這些器件的特點(diǎn)、功能以及應(yīng)用注意事項(xiàng)。

文件下載：MAX17613A.pdf

二、產(chǎn)品概述

MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C屬于Olympus系列IC，是業(yè)內(nèi)最小且最堅(jiān)固的集成系統(tǒng)保護(hù)解決方案。這些器件能夠保護(hù)系統(tǒng)免受高達(dá) +60V 和 -65V 的正負(fù)輸入電壓故障影響，具有低至 130mΩ（典型值）的 RON FET。輸入過(guò)壓保護(hù)范圍為 5.5V 至 60V，欠壓保護(hù)范圍為 4.5V 至 59V，過(guò)流保護(hù)可編程至 3A。

三、關(guān)鍵特性與優(yōu)勢(shì)

3.1 強(qiáng)大的保護(hù)功能，減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間

• 寬輸入電源范圍：+4.5V 至 +60V 的輸入電壓范圍，適用于多種電源場(chǎng)景。
• 熱插拔耐受性：在高達(dá) 35V 輸入電源下，無(wú)需 TVS 即可實(shí)現(xiàn)熱插拔。
• 負(fù)輸入耐受性：能夠承受高達(dá) -65V 的負(fù)輸入電壓。
• 低導(dǎo)通電阻：典型值為 130mΩ 的低 RON，降低功耗。
• 反向電流阻斷保護(hù)：MAX17613A 和 MAX17613C 可阻止反向電流，MAX17613B 允許反向電流流動(dòng)。
• 熱過(guò)載保護(hù)：具備熱關(guān)斷保護(hù)功能，防止過(guò)度功耗。
• 可編程啟動(dòng)消隱時(shí)間：可根據(jù)需求設(shè)置啟動(dòng)消隱時(shí)間，適應(yīng)不同應(yīng)用。
• 寬溫度范圍：-40°C 至 +125°C 的擴(kuò)展溫度范圍，適用于各種惡劣環(huán)境。

3.2 靈活的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，便于復(fù)用和減少重新認(rèn)證

• 可調(diào)節(jié)的過(guò)壓和欠壓鎖定閾值：通過(guò)外部電阻設(shè)置 OVLO 和 UVLO 閾值。
• 可編程正向電流限制：范圍為 0.15A 至 3A，精度達(dá)到 ±3.5%。
• 全溫度范圍內(nèi)的高精度：確保在不同溫度下的穩(wěn)定性能。
• 可編程過(guò)流故障響應(yīng)：支持自動(dòng)重試、連續(xù)和鎖斷三種模式。
• 平滑的電流過(guò)渡：保證電流變化平穩(wěn)，減少對(duì)系統(tǒng)的沖擊。

3.3 節(jié)省電路板空間，減少外部物料清單

• 小型封裝：采用 20 引腳、4mm x 4mm 的 TQFN - EP 封裝，節(jié)省空間。
• 集成 FET：內(nèi)部集成 FET，減少外部元件數(shù)量。

四、詳細(xì)功能解析

4.1 欠壓鎖定（UVLO）

通過(guò)連接外部電阻分壓器到 UVLO 引腳，可以調(diào)節(jié) UVLO 閾值。當(dāng) UVLO 引腳電壓高于上升閾值時(shí)，器件退出欠壓鎖定狀態(tài)；低于下降閾值時(shí)，進(jìn)入欠壓鎖定狀態(tài)。同時(shí)，器件還有內(nèi)部默認(rèn)的欠壓鎖定閾值。

4.2 過(guò)壓鎖定（OVLO）

類似地，將外部電阻分壓器連接到 OVLO 引腳可設(shè)置過(guò)壓鎖定閾值。當(dāng) OVLO 引腳電壓超過(guò)閾值且持續(xù)時(shí)間達(dá)到過(guò)壓開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間時(shí)，開(kāi)關(guān)關(guān)閉。

4.3 輸入去抖保護(hù)

只有當(dāng)輸入電壓高于 UVLO 閾值且持續(xù)時(shí)間超過(guò)去抖時(shí)間（tDEB）時(shí)，器件才開(kāi)始工作，該功能僅在電源啟動(dòng)時(shí)生效。

4.4 使能（EN）

通過(guò)驅(qū)動(dòng) EN 引腳高于或低于閾值電壓，可以啟用或禁用器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)連接負(fù)載的電源開(kāi)關(guān)控制。

4.5 設(shè)置電流限制閾值（ILIM）

通過(guò)在 SETI 引腳連接電阻到 GND，可以編程設(shè)置電流限制閾值，范圍為 0.15A 至 3A。當(dāng)器件電流達(dá)到或超過(guò)設(shè)定的電流限制時(shí)，內(nèi)部輸出 NFET Q2 的導(dǎo)通電阻會(huì)被調(diào)制以限制電流。

4.6 編程啟動(dòng)消隱時(shí)間（TSTART）

連接一個(gè)電容從 TSTART 到 GND 可以編程啟動(dòng)消隱時(shí)間（tTSTART）。在啟動(dòng)過(guò)程中，電容以 5μA 的恒定電流充電，當(dāng)電容電壓達(dá)到 1.5V 時(shí)，tTSTART 結(jié)束。

4.7 電流限制模式選擇（CLMODE）

通過(guò) CLMODE 引腳可以選擇三種過(guò)流響應(yīng)模式：連續(xù)模式、自動(dòng)重試模式和鎖斷模式。

4.7.1 連續(xù)電流限制模式

在啟動(dòng)過(guò)程中，如果輸出電壓在 tTSTART 內(nèi)達(dá)到 (VIN - VFA)，則正常運(yùn)行；否則，tTSTART 計(jì)時(shí)器重置，F(xiàn)LAG（或 FWD）引腳置位，但輸出 NFET Q2 不關(guān)閉。

4.7.2 自動(dòng)重試電流限制模式

如果在啟動(dòng)消隱時(shí)間內(nèi)存在過(guò)流情況，輸出 NFET Q2 關(guān)閉，經(jīng)過(guò)重試時(shí)間延遲（tRETRY）后，器件重新啟動(dòng)。

4.7.3 鎖斷電流限制模式

當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流情況且持續(xù)時(shí)間超過(guò)啟動(dòng)消隱時(shí)間時(shí)，輸出 NFET Q2 關(guān)閉并鎖定，需要通過(guò)切換使能控制信號(hào)（EN）或循環(huán)輸入電壓來(lái)重置器件。

4.8 短路保護(hù)

在輸出硬短路事件中，器件內(nèi)置的快速跳閘電流比較器會(huì)在 1μs 內(nèi)關(guān)閉內(nèi)部 FET Q2，400μs 后重新開(kāi)啟并將輸出電流限制到編程值。

4.9 反向電流保護(hù)

MAX17613A 和 MAX17613C 具備反向電流保護(hù)功能，可防止反向電流從 OUT 流向 IN；MAX17613B 則允許反向電流流動(dòng)。

4.10 故障輸出

MAX17613A 和 MAX17613B 有 FLAG 和 UVOV 兩個(gè)故障輸出；MAX17613C 有 FWD 和 REV 兩個(gè)故障輸出，這些輸出均為開(kāi)漏輸出，需要外部上拉電阻。

4.11 熱關(guān)斷保護(hù)

當(dāng)結(jié)溫超過(guò) TJC_MAX（典型值 +155°C）時(shí)，器件關(guān)閉，F(xiàn)LAG（或 FWD）引腳置位；結(jié)溫下降 TJC_HYS（典型值 15°C）后，恢復(fù)正常運(yùn)行，但在鎖斷模式下除外。

五、應(yīng)用注意事項(xiàng)

5.1 IN 電容

建議在 IN 引腳到 GND 之間連接一個(gè) 0.47μF 的電容，以在負(fù)載電流突然變化時(shí)保持輸入電壓穩(wěn)定。

5.2 熱插拔

在熱插拔應(yīng)用中，寄生電纜電感和輸入電容會(huì)導(dǎo)致過(guò)沖和振鈴，可使用 TVS 進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)要注意 IN 引腳的耐受壓擺率。

5.3 輸入硬短路到地

MAX17613A 和 MAX17613C 可檢測(cè)反向電流并關(guān)閉內(nèi)部 FET，但要注意避免 VIN 過(guò)低導(dǎo)致器件損壞。

5.4 OUT 電容

可連接的最大電容負(fù)載與電流限制設(shè)置、啟動(dòng)時(shí)間和輸入電壓有關(guān)，需根據(jù)公式計(jì)算。

5.5 輸出續(xù)流二極管

對(duì)于有電感負(fù)載或長(zhǎng)電纜的應(yīng)用，建議在 OUT 端和地之間連接肖特基二極管，以防止短路時(shí)的負(fù)尖峰。

5.6 布局和散熱

為優(yōu)化開(kāi)關(guān)對(duì)輸出短路情況的響應(yīng)時(shí)間，應(yīng)盡量縮短所有走線，將輸入和輸出電容靠近器件放置。同時(shí)，要注意熱過(guò)孔的使用，以提高系統(tǒng)的熱性能。

5.7 ESD 保護(hù)

器件在 IN 引腳連接 0.47μF 低 ESR 陶瓷電容時(shí)，具有 ±15kV（HBM）的典型 ESD 抗性；所有引腳均有 ±2kV（HBM）的典型 ESD 保護(hù)。

六、總結(jié)

MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C 系列過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)器件憑借其強(qiáng)大的保護(hù)功能、靈活的設(shè)計(jì)選項(xiàng)和緊湊的封裝，為電子系統(tǒng)提供了可靠的保護(hù)解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，并注意應(yīng)用中的各種細(xì)節(jié)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。你在使用這些器件時(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。