高精度可調節的過壓過流保護器件——MAX17561/MAX17562/MAX17563

在各類電子設備的設計中，過壓和過流保護是保障系統穩定運行、避免元件損壞的關鍵環節。今天，我們就來深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX17561/MAX17562/MAX17563系列可調節過壓和過流保護器件，這幾款器件在保護系統免受輸入電壓故障方面表現出色。

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一、器件概述

MAX17561/MAX17562/MAX17563能夠有效保護系統免受高達±40V的正負輸入電壓故障影響，其內部集成的FET導通電阻典型值僅為100mΩ。可調節的過壓保護范圍在6V至36V之間，欠壓保護范圍則在4.5V至24V之間。過壓鎖定（OVLO）和欠壓鎖定（UVLO）閾值可通過外部電阻進行靈活設置，內部預設的OVLO閾值典型值為33V，UVLO閾值典型值為19.2V。此外，這些IC還具備可編程的電流限制保護功能，最大可設置為4.2A。在封裝方面，采用了小巧的14引腳TSSOP封裝（5mm x 6.5mm），工作溫度范圍為 -40°C至 +125°C。

二、器件特性

2.1 工業級電源保護，增強系統魯棒性

• 寬輸入電壓范圍：支持 +4.5V至 +36V的輸入電壓，并且能夠承受 -36V的負輸入電壓。
• 低導通電阻：典型值為100mΩ的低導通電阻FET，可有效降低功耗。
• 反向電流控制輸入：具備反向電流控制功能，適用于各種復雜的電源應用場景。
• 熱過載保護：當器件溫度過高時，能夠自動啟動熱關斷保護，確保器件安全。

2.2 靈活的設計選項，簡化設計流程

• 可調節的OVLO和UVLO閾值：通過外部電阻可方便地調整過壓和欠壓鎖定閾值，滿足不同應用需求。
• 可編程正向電流限制：電流限制范圍為0.7A至4.2A，精度可達±15%。
• 雙使能輸入：EN和高壓HVEN兩個使能輸入引腳，為系統控制提供更多靈活性。

2.3 節省空間

采用14引腳、5mm x 6.5mm的TSSOP封裝，適合對空間要求較高的應用。

三、電氣特性

在不同的工作條件下，MAX17561/MAX17562/MAX17563展現出了穩定的電氣性能。例如，在輸入電壓范圍為4.5V至36V、工作溫度范圍為 -40°C至 +125°C時，其內部過壓觸發電平典型值為33V，欠壓觸發電平典型值為19.2V。在實際應用中，我們需要根據具體的設計要求，合理選擇外部元件參數，以確保器件能夠在最佳狀態下工作。

四、工作模式與保護機制

4.1 可編程電流限制

通過連接SETI引腳到地的電阻，可以設置開關的電流限制閾值。當輸出電流達到閾值并持續超過消隱時間（tBLANK）時，根據不同型號，器件會采取不同的響應方式：

• MAX17561（自動重試模式）：在過流發生后，經過20.7ms（典型值）的消隱時間后關閉開關，進入重試周期。重試時間（tRETRY）結束后，開關重新打開。若故障仍然存在，則重復該過程。這種模式在過流或短路情況下可有效降低系統功耗。
• MAX17562（鎖存模式）：過流發生且消隱時間結束后，開關鎖定關閉。需要通過切換控制邏輯EN或HVEN，或者循環輸入電壓來重置開關。
• MAX17563（連續限流模式）：當電流達到閾值時，持續將輸出電流限制在編程值。

4.2 反向電流保護

通過RIEN引腳可以啟用反向電流保護功能，阻止電流從輸出端流向輸入端，這在包含感性負載的應用中尤為重要。

4.3 故障標志輸出

FLAG引腳為開漏輸出的故障指示引腳，當滿足以下任意條件時，FLAG引腳置低：消隱時間結束、反向電流保護觸發、芯片溫度超過 +150°C、SETI引腳電壓低于1V（典型值）、達到OVLO閾值。

4.4 熱關斷保護

當結溫超過 +150°C（典型值）時，器件自動關閉，FLAG引腳置低。當結溫下降約30°C后，除MAX17562保持鎖定關閉外，其他器件恢復正常工作。

4.5 欠壓鎖定（UVLO）和過壓鎖定（OVLO）

通過連接外部電阻到UVLO和OVLO引腳，可以分別調整欠壓和過壓鎖定閾值。當引腳電壓低于外部選擇電壓時，使用內部預設閾值。

4.6 開關控制

器件具有兩個獨立的使能輸入引腳（HVEN和EN），可通過切換這兩個引腳的狀態來重置短路故障。

4.7 輸入去抖保護

當輸入電壓高于UVLO閾值且持續時間超過去抖時間（tDEB）時，內部FET開啟，適用于電源上電時EN或HVEN信號存在的應用場景。

五、應用注意事項

5.1 設置電流限制

通過SETI引腳到地的電阻來設置電流限制閾值，計算公式為：(R{SETI}(kOmega)=frac{11500}{I{LIM}(mA)})。

5.2 輸入旁路電容

在IN引腳和地之間連接至少0.47μF的電容，以限制瞬間輸出短路時的輸入電壓下降。

5.3 熱插拔應用

在熱插拔應用中，為防止輸入過沖和振鈴，建議在輸入端子附近使用能夠將浪涌限制在最大40V的瞬態電壓抑制器（TVS）。

5.4 輸入短路保護

為避免大的反向電流損壞器件，建議在輸入線路中串聯一個電感，以限制輸入短路時的反向電流。

5.5 輸出旁路電容

為確保在全溫度范圍和可編程電流限制范圍內穩定工作，在OUT引腳和地之間連接1μF的陶瓷電容。同時，需根據公式(C{MAX}(mu F)=frac{I{LIM}(mA) × t{BLANK(MIN)}(ms)}{V{IN}(V)})計算可連接到OUT引腳的最大電容負載。

5.6 感性負載短路保護

對于需要保護感性負載或長電纜免受突然短路影響的應用，建議在OUT引腳和地之間連接一個肖特基二極管，以防止短路時的負尖峰。

5.7 布局和散熱

為優化開關對輸出短路的響應時間，應盡量縮短所有走線長度，減少寄生電感的影響。將輸入和輸出電容盡可能靠近器件放置（不超過5mm），IN和OUT引腳應使用寬而短的走線連接到電源總線。對于MAX17563連續限流版本，在故障條件下需注意功耗，建議使用熱過孔將暴露焊盤連接到接地平面，以提高系統的散熱能力。

六、總結

MAX17561/MAX17562/MAX17563系列可調節過壓和過流保護器件憑借其豐富的保護功能、靈活的設計選項以及小巧的封裝，為工業設備、消費電子、船舶設備和電池供電應用等提供了可靠的電源保護解決方案。在實際設計中，我們需要根據具體的應用場景和要求，合理選擇器件型號和外部元件參數，同時注意布局和散熱設計，以確保系統的穩定性和可靠性。大家在使用這些器件時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區分享交流。