MAX8535/MAX8536/MAX8536：冗余電源的ORing MOSFET控制器

在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，為提升系統(tǒng)可靠性，關(guān)鍵負(fù)載常采用并聯(lián)冗余電源。今天就來聊聊Maxim推出的MAX8535/MAX8536/MAX8585這幾款高度集成且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的MOSFET控制器，它們?yōu)楦呖煽啃韵到y(tǒng)提供隔離和冗余電源能力。

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產(chǎn)品概述

MAX8535/MAX8536/MAX8585適用于不同電壓系統(tǒng)，其中MAX8535/MAX8585用于12V系統(tǒng)，內(nèi)部電荷泵可將n通道傳輸元件的柵極驅(qū)動(dòng)至VCC + 10V；MAX8536用于3.3V和5V系統(tǒng)，電荷泵輸出為VCC + 5V。

啟動(dòng)時(shí)，這些控制器會(huì)監(jiān)測(cè)外部MOSFET兩端的電壓降，當(dāng)VCC接近或超過總線電壓時(shí)，MOSFET開啟。其TIMER輸入引腳有雙重用途，通過連接到地的單個(gè)外部電阻可設(shè)置外部MOSFET的開啟速度，也可作為邏輯使能引腳。開啟后，持續(xù)監(jiān)測(cè)負(fù)載，提供過壓、欠壓和反向電流保護(hù)。過壓和欠壓故障閾值可調(diào)且可禁用，限流跳閘點(diǎn)由外部MOSFET的RDS(ON)設(shè)置，減少了元件數(shù)量。

產(chǎn)品特性

簡(jiǎn)單集成且低成本

這些控制器是簡(jiǎn)單、集成且經(jīng)濟(jì)的ORing MOSFET控制器，適用于12V（MAX8535/MAX8585）和3.3V或5V（MAX8536）總線，消除了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

能在<1μs內(nèi)將故障電源與輸出總線隔離，實(shí)現(xiàn)快速故障隔離，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

多功能保護(hù)

具備反向電流檢測(cè)功能，可檢測(cè)反向電流情況；支持可編程軟啟動(dòng)，通過調(diào)整TIMER電阻設(shè)置電荷泵頻率實(shí)現(xiàn)；還有邏輯使能輸入、可調(diào)過壓和欠壓跳閘點(diǎn)以及故障指示輸出等功能。

節(jié)省空間的封裝

采用節(jié)省空間的8引腳μMAX封裝，適用于對(duì)空間要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

產(chǎn)品應(yīng)用

• 服務(wù)器電源：可用于服務(wù)器的銀盒電源、刀片服務(wù)器的板載冗余電源。
• 網(wǎng)絡(luò)/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控制。

電氣特性

電源相關(guān)參數(shù)

不同型號(hào)在不同VCC電壓和TIMER條件下，其電源電流、關(guān)斷電流、輸入電壓等參數(shù)有所不同。例如，在TIMER = 2.5V，VCC = 14V時(shí)，MAX8535/MAX8535A/MAX8585的電源電流典型值為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)

還包括TIMER電壓、故障輸出電壓、柵極驅(qū)動(dòng)電流、反向電流閾值等一系列電氣參數(shù)，這些參數(shù)在不同條件下有相應(yīng)的取值范圍，設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行合理選擇。

引腳說明

GATE

內(nèi)部電荷泵的輸出，驅(qū)動(dòng)外部MOSFET。啟動(dòng)時(shí)，GATE電壓根據(jù)電荷泵頻率上升，電荷泵頻率增加會(huì)提高GATE驅(qū)動(dòng)電流。

GND

接地引腳。

VCC

電源輸入引腳，也是內(nèi)部電荷泵的輸入，直接連接到電源。啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)VCC高于欠壓閾值VCCOK且大于(CS - 0.4V)時(shí)，電荷泵開啟，驅(qū)動(dòng)GATE使外部MOSFET導(dǎo)通。

UVP

欠壓輸入引腳，通過電阻分壓器連接到VCC和GND，設(shè)置欠壓故障閾值。若不使用，保持高阻抗。

TIMER

具有雙重功能，通過連接到地的電阻設(shè)置電荷泵頻率，范圍為100kHz至500kHz；連接到邏輯高電平時(shí)，電荷泵以最大頻率550kHz運(yùn)行；拉低到地時(shí)，電荷泵關(guān)閉，外部MOSFET關(guān)斷。

OVP

過壓輸入引腳，通過電阻分壓器連接到CS和GND，設(shè)置過壓故障閾值。若不使用，連接到地。

FAULT

開漏故障輸出引腳，故障時(shí)為低電平，正常運(yùn)行時(shí)為高阻抗，需連接上拉電阻。

CS

電流檢測(cè)輸入引腳，連接到系統(tǒng)總線的正端，用于測(cè)量外部MOSFET兩端的電壓降，確定工作模式。

應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

選擇定時(shí)器電阻

通過連接從TIMER到GND的電阻設(shè)置內(nèi)部電荷泵的運(yùn)行頻率，計(jì)算公式為： [Frequency =5 timesleft(100 mu A-frac{1.25 V}{R_{TIMER }}right) kHz / mu A] 將TIMER拉到1.5V以上可獲得最大電荷泵頻率，拉到0.5V以下可禁用電荷泵，不連接時(shí)電荷泵頻率為500kHz。

選擇柵極電容和柵極電阻

電荷泵使用內(nèi)部單片傳輸電容為外部MOSFET柵極充電。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GND之間放置一個(gè)0.01μF的旁路電容。為了獲得較慢的開啟時(shí)間，可在GATE和MOSFET柵極之間添加一個(gè)小電容和一個(gè)串聯(lián)電阻。

設(shè)置UVP和OVP故障閾值

設(shè)置欠壓鎖定閾值時(shí)，使用連接在VCC和GND之間的電阻分壓器，中心節(jié)點(diǎn)連接到UVP；設(shè)置過壓閾值時(shí)，使用連接在CS和GND之間的電阻分壓器，中心節(jié)點(diǎn)連接到OVP。

MOSFET選擇

選擇具有低RDS(ON)的MOSFET，可在MAX8535/MAX8536/MAX8585檢測(cè)到反向電流和正向電流條件之前，允許更多電流通過MOSFET。若不需要OVP功能，可使用單個(gè)MOSFET，將其源極連接到VCC，漏極連接到CS。

布局指南

• 盡量縮短所有走線長(zhǎng)度，增加大電流走線寬度，減少寄生電感的影響。
• 為了散熱，使功率走線盡可能寬，增加銅面積，并將控制器盡可能靠近外部MOSFET的漏極。
• 在表面貼裝封裝上，可在電路板兩側(cè)的MOSFET封裝下方布置兩個(gè)銅焊盤，通過過孔連接到接地平面，并在電路板頂面使用擴(kuò)大的銅安裝焊盤。
• 使用接地平面來最小化阻抗和電感。
• 對(duì)VCC和CS進(jìn)行旁路處理，防止出現(xiàn)誤故障。

總結(jié)

MAX8535/MAX8536/MAX8585這幾款ORing MOSFET控制器憑借其高集成度、低成本、快速故障隔離和多功能保護(hù)等特性，為冗余電源系統(tǒng)提供了可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需根據(jù)具體需求，合理選擇和設(shè)置相關(guān)參數(shù)，并遵循布局指南進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在使用這些控制器時(shí)，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。