MAX14727/MAX14728/MAX14731：雙輸入雙向過壓保護器的卓越之選

在電子設備的設計中，過壓保護是至關重要的一環，它能有效保障設備的穩定運行和使用壽命。今天，我們就來深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX14727/MAX14728/MAX14731雙輸入雙向過壓保護器，看看它在電子設計領域能為我們帶來哪些驚喜。

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一、概述

MAX14727/MAX14728/MAX14731主要用于保護消費電路免受高達+28VDC的兩種正電壓故障影響，其內部鉗位電路還能抵御高達100V的浪涌。該系列器件會自動選擇輸入源，其中通道A為主要電源。此外，它具備反向偏置阻斷能力，當器件禁用時，輸出端電壓不會反饋到輸入端。同時，還有兩個OTG使能引腳（OTG_ENA、OTG_ENB），當輸出電壓高于輸出啟動電壓時，允許輸出電壓為相應的輸入端供電。

二、關鍵特性

1. 雙輸入電源保護

• 寬輸入電壓范圍：可在3V至28V的寬輸入電壓范圍內提供保護，能適應多種不同的電源環境。
• 大電流承載能力：擁有5A的連續電流能力，滿足大多數設備的供電需求。
• 低導通電阻：集成了典型值為73mΩ的nMOSFET開關，能有效降低器件兩端的電壓降，減少功率損耗。

2. 靈活精確的過壓鎖定（OVLO）設計

• 寬可調OVLO閾值范圍：OVLO閾值可在4V至14V之間進行靈活調整，通過可選的外部電阻即可實現，為不同的應用場景提供了更多的設計靈活性。
• OTG功能：OTG使能引腳允許輸出為輸入供電，方便實現雙向供電功能。
• 預設精確的內部OVLO閾值：不同型號的器件預設了精確的內部OVLO閾值，如MAX14727為13.75V ±2%，MAX14728為10V ±2%，MAX14731為5.92V ±2%，確保了過壓保護的準確性。

3. 高系統可靠性

• 浪涌免疫能力：能夠承受超過100V的浪涌，有效保護設備免受浪涌沖擊的損害。
• 軟啟動功能：可最小化浪涌電流，避免在啟動過程中對設備造成過大的電流沖擊。
• 啟動消抖：內部具有15ms的啟動消抖功能，防止在啟動時內部FET誤開啟。
• 熱關斷保護：當設備出現過載情況時，熱關斷保護功能會自動啟動，防止器件過熱損壞。

4. 緊湊封裝節省空間

采用30凸點、2.6mm x 2.2mm的晶圓級封裝（WLP），大大節省了電路板空間，適合對空間要求較高的應用場景。

三、主要參數

1. 絕對最大額定值

輸入電壓范圍為-0.3V至+30V，輸出電壓范圍為-0.3V至+16V，連續電流為±5A等。需要注意的是，超出絕對最大額定值的應力可能會對器件造成永久性損壞。

2. 電氣特性

涵蓋了輸入啟動電壓閾值、輸入維持電壓、輸入有效電壓閾值等多個參數。例如，輸入啟動電壓閾值典型值為2.65V，最大為3.2V；輸入供應電流典型值為230μA，最大為360μA等。這些參數為我們在實際設計中提供了重要的參考依據。

3. 熱特性

結到環境的熱阻（θJA）為49.38°C/W，當器件工作時，我們可以根據這個熱阻參數來評估器件的散熱情況，確保其在合適的溫度范圍內工作。

四、工作模式

1. 自動輸入電源路徑控制

根據PCON的設置，自動電源路徑選擇有兩種工作模式。在加電時，至少有一個輸入要超過啟動電壓（典型值2.75V），電路才能正常工作。通道A始終具有優先級，只有當通道B是唯一可用輸入，或者通道B有效（>4.1V，典型值）且通道A無效（<4.1V，典型值）時，通道B才會接管。

• 當PCON = 0時，輸入源切換時有8ms（典型值）的先斷后通時間，并且在關閉期間有100mA（典型值）的主動放電。INAOK和INBOK在相應輸入電壓高于維持電壓（典型值1.9V）且低于OVLOA、OVLOB閾值時置位。
• 當PCON = 1時，若通道B有效時檢測到通道A有效，通道B關閉，通道A快速開啟，且軟啟動電流更大；若通道A無效而通道B仍有效，通道B立即開啟，無需消抖時間，同樣使用更高的軟啟動電流。INAOK和INBOK在相應輸入電壓高于有效電壓（典型值4.1V）且低于OVLOA、OVLOB閾值時置位。

2. 軟啟動

為了最小化浪涌電流，器件具備軟啟動功能，當INAOK和INBOK置位時開始，典型持續時間為15ms。

3. 過壓鎖定（OVLOA、OVLOB）

將OVLOA、OVLOB連接到地，可使用內部OVLO比較器和內部設置的OVLO值。當輸入電壓超過過壓鎖定閾值時，輸出與輸入斷開，INAOK和INBOK置位；當輸入電壓降至閾值以下時，消抖時間開始計數，計數結束后輸出跟隨輸入，INAOK和INBOK重新置位。

4. 反向偏置阻斷

當輸入電壓低于輸入啟動電壓且OTG_ENA和OTG_ENB為低電平時，輸入與輸出之間的開關斷開，兩個串聯開關的背對背二極管可阻斷反向偏置，防止輸出電壓反饋到輸入。

5. OTG使能

OTG_ENA和OTG_ENB可用于開啟開關，使輸出在電壓高于啟動電壓（典型值2.75V）時為輸入供電。當OTG_ENA或OTG_ENB為高電平時，INAOK和INBOK置位；在OTG操作期間，若輸入電壓超過OVLOA、OVLOB，OVP開關關閉。

6. 熱關斷保護

當結溫超過150°C（典型值）時，內部FET關閉；溫度下降約20°C（典型值）后，器件恢復正常工作。

五、應用與注意事項

1. 應用場景

適用于智能手機、平板電腦、電子閱讀器等便攜式設備，為這些設備提供可靠的過壓保護。

2. 設計注意事項

• 輸入旁路電容：大多數應用中，應使用0.1μF陶瓷電容將INA和INB盡可能靠近器件旁路到地。若電源因長引線存在顯著電感，要注意防止LC諧振電路引起的過沖，并通過鉗位過沖提供保護。
• 輸出電容：緩慢的開啟時間提供了軟啟動功能，允許器件對高達1000μF的輸出電容充電而不會因過流情況關閉。當PCON = 0時，在通道B切換到通道A期間，輸出會主動放電。輸入電纜的電感和小的輸入電容（0.1μF）可能導致輸入電壓下降，觸發切換回通道B和輸出鎖存關閉。因此，建議對于1m的充電電纜，輸出電容值不超過33μF。

六、總結

MAX14727/MAX14728/MAX14731雙輸入雙向過壓保護器憑借其豐富的功能特性、出色的電氣性能和緊湊的封裝設計，為電子設備的過壓保護提供了一個優秀的解決方案。在實際設計中，我們可以根據具體的應用需求，結合其參數和工作模式，合理選擇和使用這些器件，以提高設備的可靠性和穩定性。大家在使用過程中有沒有遇到過類似器件的一些特殊問題呢？歡迎在評論區分享交流。