MAX16050/MAX16051：具備反向排序功能的電壓監(jiān)控與排序電路

在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)電源電壓的精確監(jiān)控和有序控制至關(guān)重要。Maxim Integrated推出的MAX16050/MAX16051電壓監(jiān)控/排序電路，憑借其出色的性能和豐富的功能，為工程師們提供了可靠的解決方案。本文將深入介紹這兩款器件的特點(diǎn)、工作原理及應(yīng)用要點(diǎn)。

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一、器件概述

MAX16050可監(jiān)控多達(dá)5路電壓，并對(duì)多達(dá)4路電壓進(jìn)行排序；而MAX16051則能監(jiān)控多達(dá)6路電壓，排序多達(dá)5路電壓。它們?cè)陔娫撮_(kāi)啟時(shí)提供可調(diào)延遲，并監(jiān)控包括輸入電壓VCC在內(nèi)的每個(gè)電源電壓。當(dāng)所有電壓達(dá)到最終值且復(fù)位延遲定時(shí)器到期后，上電復(fù)位（RESET）輸出釋放，允許微控制器（μC）開(kāi)始工作。若任何電壓低于其閾值，復(fù)位輸出將置位，所有電源將關(guān)閉。此外，這兩款器件還支持反向排序功能，在電源關(guān)閉時(shí)按特定順序依次關(guān)閉輸出。

二、關(guān)鍵特性

（一）電壓監(jiān)控與排序能力

• 多電壓監(jiān)控：MAX16050可監(jiān)控5路電壓，MAX16051可監(jiān)控6路電壓，能滿足不同系統(tǒng)的需求。
• 靈活排序：MAX16050具有引腳可選的排序順序，可通過(guò)SEQ1 - SEQ3輸入選擇24種可能的排序組合；MAX16051的排序順序固定為OUT1→OUT2→OUT3→OUT4→OUT5。

（二）反向排序功能

在電源關(guān)閉事件中，器件可按反向順序依次關(guān)閉輸出，確保每個(gè)電源電壓降至250mV后再關(guān)閉下一個(gè)電源，同時(shí)內(nèi)部下拉電路可幫助快速放電大輸出電容。

（三）過(guò)壓監(jiān)控

具備獨(dú)立的過(guò)壓輸出（OV_OUT），當(dāng)任何監(jiān)控電壓超過(guò)0.55V的過(guò)壓閾值時(shí)，OV_OUT輸出低電平，可及時(shí)提醒系統(tǒng)過(guò)壓情況。

（四）高精度閾值

閾值精度高達(dá)±1.5%，能準(zhǔn)確監(jiān)控電源電壓，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

（五）寬工作電壓范圍

工作電壓范圍為2.7V至16V，可適應(yīng)不同的電源環(huán)境。

（六）電荷泵輸出

提供電荷泵輸出（CP_OUT），可作為上拉電壓驅(qū)動(dòng)外部n溝道MOSFET，輸出電壓可達(dá)VCC + 5V左右，源電流可達(dá)25μA。

（七）可調(diào)節(jié)延遲

通過(guò)連接電容到DELAY和TIMEOUT引腳，可分別調(diào)節(jié)排序延遲和復(fù)位超時(shí)時(shí)間，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。

（八）菊花鏈連接能力

多個(gè)器件可進(jìn)行菊花鏈連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)更多電壓的控制和監(jiān)控，方便構(gòu)建復(fù)雜的電源管理系統(tǒng)。

（九）小封裝尺寸

采用4mm x 4mm、28引腳的TQFN封裝，節(jié)省電路板空間，適用于對(duì)尺寸要求較高的應(yīng)用。

三、電氣特性

（一）絕對(duì)最大額定值

各引腳的電壓和電流都有明確的限制范圍，如VCC為 - 0.3V至 + 30V，RESET電流最大為50mA等。在設(shè)計(jì)時(shí)，必須確保各引腳的電壓和電流不超過(guò)這些額定值，以免損壞器件。

（二）電氣參數(shù)

包括工作電壓范圍、復(fù)位電壓、調(diào)節(jié)電源電壓、欠壓鎖定、閾值電壓、輸入輸出電流等參數(shù)。這些參數(shù)在不同的工作條件下有相應(yīng)的典型值和極限值，工程師可根據(jù)具體需求進(jìn)行參考和設(shè)計(jì)。

四、引腳功能與應(yīng)用電路

（一）引腳功能

• 電源相關(guān)引腳：VCC為器件電源輸入，ABP為內(nèi)部電源旁路輸入，GND為接地引腳。
• 監(jiān)控與排序引腳：SET_系列引腳用于設(shè)置監(jiān)控閾值，OUT_系列引腳為開(kāi)漏輸出，DISC_系列引腳用于放電下拉，SEQ1 - SEQ3（僅MAX16050）用于選擇排序順序。
• 控制與輸出引腳：EN為模擬使能輸入，SHDN為關(guān)機(jī)輸入，RESET為復(fù)位輸出，OV_OUT為過(guò)壓輸出，REM為總線移除輸出等。

（二）典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多個(gè)典型應(yīng)用電路示例，如用于對(duì)四個(gè)DC - DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行排序的電路。通過(guò)合理連接這些引腳和外部元件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的精確監(jiān)控和排序控制。

五、工作原理

（一）上電過(guò)程

在滿足ABP電壓超過(guò)欠壓鎖定閾值、EN電壓高于其閾值、SHDN未置位、所有DISC_電壓低于250mV這四個(gè)條件后，器件開(kāi)始按順序開(kāi)啟OUT1 - OUT_輸出。每個(gè)OUT_之間的排序延遲由電源電壓超過(guò)欠壓閾值的時(shí)間和外部延遲電容設(shè)置的時(shí)間組成。當(dāng)所有電壓超過(guò)各自的閾值后，復(fù)位輸出（RESET）在復(fù)位超時(shí)周期后釋放，系統(tǒng)控制器開(kāi)始工作。

（二）故障處理

若任何SET_輸入電壓低于其閾值，將檢測(cè)到故障，所有電源將同時(shí)關(guān)閉，RESET輸出置位，DISC_電流下拉開(kāi)啟，F(xiàn)AULT輸出置低至少1.9μs。

（三）電源關(guān)閉過(guò)程

• 反向排序關(guān)閉（SHDN置低）：當(dāng)SHDN置低時(shí)，器件按反向順序依次關(guān)閉輸出，確保每個(gè)電源電壓降至250mV后再關(guān)閉下一個(gè)電源。
• 同時(shí)關(guān)閉（EN低于閾值）：當(dāng)EN低于其閾值時(shí)，器件同時(shí)關(guān)閉所有電源，不進(jìn)行反向排序。

六、應(yīng)用信息

（一）電阻值選擇

MAX16050/MAX16051的SET_輸入閾值電壓典型值為0.5V，可通過(guò)連接電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)來(lái)監(jiān)控特定電壓。在選擇外部電阻時(shí)，需平衡精度和功耗。小阻值電阻可降低誤差，但會(huì)增加功耗。可根據(jù)可接受的誤差量來(lái)估算電阻值。

（二）上拉電阻值

開(kāi)漏輸出的上拉電阻值并非關(guān)鍵，但需考慮在器件吸收電流時(shí)確保正確的邏輯電平。使用CP_OUT作為上拉電壓時(shí)，需注意多個(gè)上拉電阻連接可能導(dǎo)致的電壓下降問(wèn)題。

（三）菊花鏈連接

多個(gè)MAX16050/MAX16051器件可進(jìn)行菊花鏈連接，以監(jiān)控和排序更多的電壓。在連接時(shí)，需將所有FAULT引腳連接在一起，確保在故障時(shí)所有電源關(guān)閉。同時(shí)，通過(guò)合理連接RESET、EN、EN_HOLD和REM引腳，可實(shí)現(xiàn)正確的上電和下電順序。

（四）MOSFET選擇

外部通MOSFET與排序電源源串聯(lián)，其導(dǎo)通電阻（RDSON）會(huì)影響負(fù)載電源的精度。為獲得最高的電源精度和最低的電壓降，應(yīng)選擇在柵源偏置為4.5V至6.0V時(shí)具有合適導(dǎo)通電阻的MOSFET。

（五）布局與旁路

為提高噪聲免疫力，應(yīng)在靠近器件的位置將VCC通過(guò)0.1μF電容旁路到GND，將ABP通過(guò)1μF電容旁路到GND。同時(shí)，將暴露焊盤(pán)（EP）連接到接地平面以改善散熱，但不能僅將EP作為唯一的接地連接。

七、總結(jié)

MAX16050/MAX16051電壓監(jiān)控/排序電路以其強(qiáng)大的功能、高精度的閾值和靈活的配置，為電子系統(tǒng)的電源管理提供了可靠的解決方案。在服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電信設(shè)備和存儲(chǔ)系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需根據(jù)具體需求合理選擇器件和外部元件，注意引腳連接和布局布線，以充分發(fā)揮這兩款器件的優(yōu)勢(shì)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用這兩款器件時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。