MAX14653/MAX14654/MAX14655/MAX14717：高電流過壓保護(hù)器的技術(shù)解析

作為電子工程師，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，過壓保護(hù)是我們必須考慮的重要環(huán)節(jié)。今天就來詳細(xì)聊聊Maxim Integrated推出的MAX14653/MAX14654/MAX14655/MAX14717系列高電流過壓保護(hù)器，看看它們在實(shí)際應(yīng)用中能為我們帶來哪些便利。

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一、產(chǎn)品概述

這一系列過壓保護(hù)器件內(nèi)部集成了低導(dǎo)通電阻（典型值38mΩ）的FET，能有效保護(hù)低壓系統(tǒng)免受高達(dá)+28VDC的電壓故障影響。內(nèi)部鉗位電路還可抵御最高+80V的浪涌沖擊。當(dāng)輸入電壓超過過壓閾值時(shí)，內(nèi)部FET會自動關(guān)閉，防止下游受保護(hù)組件受損。

二、關(guān)鍵特性與優(yōu)勢

（一）保護(hù)高功率便攜式設(shè)備

• 寬輸入電壓保護(hù)范圍：支持+2.5V至+28V的寬輸入電壓范圍，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 集成n溝道MOSFET開關(guān)：典型導(dǎo)通電阻38mΩ，可降低功耗，提高系統(tǒng)效率。

（二）靈活的過壓保護(hù)設(shè)計(jì)

• 可調(diào)過壓保護(hù)跳閘電平：通過可選的外部電阻，可將過壓保護(hù)閾值調(diào)整到4V至20V之間的任意電壓。
• 預(yù)設(shè)內(nèi)部精確OVLO閾值：不同型號有不同的預(yù)設(shè)閾值，如MAX14653典型值為15.5V，MAX14654/MAX14717為6.8V，MAX14655為5.825V。

（三）增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性的附加保護(hù)功能

• 浪涌抗擾能力：能承受+80V的浪涌沖擊，保障系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性。
• 軟啟動功能：可將涌入電流降至最低，減少對系統(tǒng)的沖擊。
• 內(nèi)部15ms啟動消抖：防止啟動時(shí)內(nèi)部FET誤開啟。
• 熱關(guān)斷保護(hù)：當(dāng)結(jié)溫超過+130oC（典型值）時(shí)，內(nèi)部FET會自動關(guān)閉，待溫度降低20oC后恢復(fù)正常。

（四）節(jié)省PCB面積

采用小型12凸點(diǎn)WLP封裝（尺寸為1.29mm x 1.83mm），適合對空間要求較高的應(yīng)用。

（五）寬工作溫度范圍

可在-40oC至+85oC的溫度范圍內(nèi)正常工作，滿足不同環(huán)境的使用需求。

三、應(yīng)用場景

這些特性使得MAX14653/MAX14654/MAX14655/MAX14717非常適合應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦和移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等便攜式設(shè)備中，為其提供可靠的過壓保護(hù)。

四、電氣特性分析

（一）輸入特性

• 輸入電壓范圍：2.5V至28V，能適應(yīng)多種電源輸入。
• 輸入鉗位電壓：在特定條件下，最大可達(dá)33V，有效保護(hù)器件免受過高電壓沖擊。
• 輸入電源電流：典型值較低，如在VIN = 5V時(shí)，典型值為70μA，有助于降低功耗。

（二）過壓鎖定（OVLO）特性

不同型號有不同的內(nèi)部過壓跳閘電平，且可通過外部電阻進(jìn)行調(diào)整。OVLO設(shè)置閾值也因型號而異，為設(shè)計(jì)提供了靈活性。

（三）開關(guān)特性

• 導(dǎo)通電阻：典型值38mΩ，可降低導(dǎo)通損耗。
• 開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間：導(dǎo)通時(shí)間典型值為2ms，關(guān)斷時(shí)間典型值為2μs，響應(yīng)迅速。

（四）其他特性

還具備ESD保護(hù)功能，如人體模型（HBM）典型值為±2kV，能有效防止靜電對器件的損壞。

五、器件工作原理

（一）內(nèi)部FET控制

器件內(nèi)部的時(shí)序邏輯控制內(nèi)部FET的導(dǎo)通。當(dāng)使用內(nèi)部跳閘閾值時(shí)，若VIN < VIN_OVLo，或使用外部跳閘閾值時(shí)，若VIN < V_OVLO_TH，內(nèi)部電荷泵會被啟用。經(jīng)過15ms的消抖延遲后，電荷泵啟動，使內(nèi)部FET導(dǎo)通。

（二）軟啟動功能

消抖時(shí)間過后，軟啟動功能會在30ms（典型值）內(nèi)限制FET的涌入電流，減少對系統(tǒng)的沖擊。

（三）過壓保護(hù)機(jī)制

一旦VIN超過VOVLO_THRESH，OUT將與IN斷開連接，保護(hù)下游組件。

六、設(shè)計(jì)應(yīng)用要點(diǎn)

（一）輸入旁路電容

在大多數(shù)應(yīng)用中，應(yīng)在IN與GND之間靠近器件處連接一個(gè)0.1μF的陶瓷電容，以減少電源噪聲。

（二）輸出電容

該系列器件的緩慢導(dǎo)通時(shí)間提供了軟啟動功能，可對高達(dá)1000μF的輸出電容進(jìn)行充電，而不會因過流情況而關(guān)閉。

（三）外部OVLO調(diào)整

若將OVLO連接到地，內(nèi)部OVLO比較器將使用內(nèi)部設(shè)置的OVLO值。若連接外部電阻分壓器，可通過公式計(jì)算電阻值，實(shí)現(xiàn)不同的OVLO閾值設(shè)置。

（四）ESD測試

ESD性能受多種條件影響，該系列器件在所有引腳的HBM典型ESD為±2kV，IN引腳支持接觸和空氣間隙放電。如需詳細(xì)的可靠性報(bào)告，可聯(lián)系Maxim。

七、總結(jié)

MAX14653/MAX14654/MAX14655/MAX14717系列高電流過壓保護(hù)器憑借其豐富的特性和靈活的設(shè)計(jì)，為電子工程師在設(shè)計(jì)便攜式設(shè)備的過壓保護(hù)電路時(shí)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號，并合理設(shè)計(jì)外部電路，以充分發(fā)揮這些器件的優(yōu)勢。大家在使用過程中有沒有遇到過什么問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。