MAX1940：具備自動復位和故障消隱功能的三重USB開關(guān)

在電子設備的設計中，USB接口的應用極為廣泛，而USB開關(guān)的性能對于保障設備的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。今天，我們就來詳細探討一下Maxim公司推出的MAX1940三重USB開關(guān)，它具有自動復位和故障消隱功能，能為USB接口提供可靠的保護和靈活的控制。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1940是一款三重限流USB電源開關(guān)，采用16引腳QSOP封裝，節(jié)省空間。它能從4V至5.5V的輸入電源供電，每個通道可保證提供500mA的負載電流，符合USB規(guī)范。該開關(guān)在工作時靜態(tài)電流僅為60μA，待機時僅3μA，具有可選的高電平/低電平控制邏輯和每個通道獨立的關(guān)斷控制，靈活性極高。同時，自動復位功能可在短路時鎖住開關(guān)，節(jié)省系統(tǒng)功率，短路條件消除后開關(guān)會重新激活。

二、關(guān)鍵特性

2.1 多通道獨立控制

MAX1940提供三個獨立的開關(guān)，每個開關(guān)都有自己的使能控制輸入和故障指示器。通過邏輯輸入可設置使能控制輸入的有效極性，故障指示器能在電流限制、短路、欠壓鎖定或熱關(guān)斷閾值被超過時通知系統(tǒng)。

2.2 限流與短路保護

內(nèi)置0.9A（典型值）的電流限制，在過載時可限制輸出電流。短路檢測功能可在輸出電壓低于1V時對輸出電流進行脈沖處理，降低RMS輸出電流和器件功耗。獨立的熱關(guān)斷功能允許在一個通道出現(xiàn)長時間過載或短路時，其他通道仍能正常工作。

2.3 低導通電阻

采用低RON NMOS開關(guān)，配合內(nèi)部微功耗電荷泵為高端開關(guān)的柵極提供驅(qū)動，能在節(jié)省空間的16引腳QSOP封裝中實現(xiàn)三個開關(guān)的功能。

2.4 故障消隱功能

20ms的故障消隱功能可使電路忽略瞬間故障，如熱插拔容性負載時產(chǎn)生的故障，防止向主機系統(tǒng)發(fā)出誤報警。同時，在設備給負載上電時也能防止發(fā)出故障信號。

三、電氣特性

3.1 電源電壓范圍

工作電源電壓范圍為4.0V至5.5V，能適應多種電源環(huán)境。

3.2 開關(guān)導通電阻

在0°C至+85°C的溫度范圍內(nèi)，每個開關(guān)的導通電阻典型值為85mΩ，最大值為135mΩ。

3.3 電流特性

待機電源電流最大為10μA，靜態(tài)電源電流根據(jù)開關(guān)啟用數(shù)量不同而有所變化，一個開關(guān)啟用且輸出電流為0時，典型值為47μA，最大值為75μA。

3.4 保護閾值

欠壓鎖定閾值上升沿為3.0V至3.8V（3%滯后），連續(xù)負載電流為500mA，連續(xù)電流限制為0.7A至1.2A，短路電流限制為0.9A至1.6A（峰值）。

四、典型應用

4.1 USB端口與集線器

可用于USB端口和集線器，為連接的設備提供穩(wěn)定的電源和可靠的保護。

4.2 筆記本電腦、PDA和掌上電腦

在這些設備中，MAX1940能有效管理USB接口的電源，確保設備的正常運行。

4.3 臺式電腦和擴展塢

為臺式電腦和擴展塢的USB接口提供電源開關(guān)和保護功能。

五、設計要點

5.1 輸入電源與電容

所有IN_輸入需外部連接在一起，并通過0.1μF陶瓷電容旁路到地。在驅(qū)動感性負載或從感性電源供電時，可能需要更大的輸入旁路電容，以防止短路時電壓尖峰超過器件的絕對最大額定值。

5.2 輸出電容

OUT_需通過1μF陶瓷電容旁路到地進行本地去耦，可根據(jù)需要添加額外的大容量電容（最大470μF）以減少動態(tài)負載下的輸出電壓瞬變。使用大于470μF的輸出電容時，若電流限制無法在20ms故障消隱期內(nèi)對輸出電容充電，可能會觸發(fā)FAULT_信號。

5.3 驅(qū)動感性負載

當連接的設備通過電纜連接到USB端口時，可能會引入感性負載。MAX1940可驅(qū)動感性負載，但要避免超過器件的絕對最大額定值。若出現(xiàn)嚴重振鈴，可將MAX1940的輸出鉗位在+6V至 -0.3V之間。

5.4 布局與散熱

布局時應盡量縮短所有走線，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離器件引腳不超過5mm的位置，IN_和OUT_應通過短走線連接到電源總線，寬的電源總線平面有助于散熱。

六、總結(jié)

MAX1940是一款功能強大、性能可靠的三重USB開關(guān)，具有自動復位和故障消隱功能，能為USB接口提供全面的保護和靈活的控制。在設計USB相關(guān)電路時，工程師可根據(jù)具體應用需求，合理選擇和使用該器件，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用類似USB開關(guān)時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。