MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C：可靠的過壓過流保護解決方案

一、引言

在電子設備的設計中，過壓、過流以及反向電流等問題可能會對系統造成嚴重損害，因此有效的保護措施至關重要。Analog Devices推出的MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C系列過壓和過流保護器件，為系統提供了可靠的保護方案。本文將詳細介紹這些器件的特點、功能以及應用注意事項。

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二、產品概述

MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C屬于Olympus系列IC，是業內最小且最堅固的集成系統保護解決方案。這些器件能夠保護系統免受高達 +60V 和 -65V 的正負輸入電壓故障影響，具有低至 130mΩ（典型值）的 RON FET。輸入過壓保護范圍為 5.5V 至 60V，欠壓保護范圍為 4.5V 至 59V，過流保護可編程至 3A。

三、關鍵特性與優勢

3.1 強大的保護功能，減少系統停機時間

• 寬輸入電源范圍：+4.5V 至 +60V 的輸入電壓范圍，適用于多種電源場景。
• 熱插拔耐受性：在高達 35V 輸入電源下，無需 TVS 即可實現熱插拔。
• 負輸入耐受性：能夠承受高達 -65V 的負輸入電壓。
• 低導通電阻：典型值為 130mΩ 的低 RON，降低功耗。
• 反向電流阻斷保護：MAX17613A 和 MAX17613C 可阻止反向電流，MAX17613B 允許反向電流流動。
• 熱過載保護：具備熱關斷保護功能，防止過度功耗。
• 可編程啟動消隱時間：可根據需求設置啟動消隱時間，適應不同應用。
• 寬溫度范圍：-40°C 至 +125°C 的擴展溫度范圍，適用于各種惡劣環境。

3.2 靈活的設計選項，便于復用和減少重新認證

• 可調節的過壓和欠壓鎖定閾值：通過外部電阻設置 OVLO 和 UVLO 閾值。
• 可編程正向電流限制：范圍為 0.15A 至 3A，精度達到 ±3.5%。
• 全溫度范圍內的高精度：確保在不同溫度下的穩定性能。
• 可編程過流故障響應：支持自動重試、連續和鎖斷三種模式。
• 平滑的電流過渡：保證電流變化平穩，減少對系統的沖擊。

3.3 節省電路板空間，減少外部物料清單

• 小型封裝：采用 20 引腳、4mm x 4mm 的 TQFN - EP 封裝，節省空間。
• 集成 FET：內部集成 FET，減少外部元件數量。

四、詳細功能解析

4.1 欠壓鎖定（UVLO）

通過連接外部電阻分壓器到 UVLO 引腳，可以調節 UVLO 閾值。當 UVLO 引腳電壓高于上升閾值時，器件退出欠壓鎖定狀態；低于下降閾值時，進入欠壓鎖定狀態。同時，器件還有內部默認的欠壓鎖定閾值。

4.2 過壓鎖定（OVLO）

類似地，將外部電阻分壓器連接到 OVLO 引腳可設置過壓鎖定閾值。當 OVLO 引腳電壓超過閾值且持續時間達到過壓開關關斷時間時，開關關閉。

4.3 輸入去抖保護

只有當輸入電壓高于 UVLO 閾值且持續時間超過去抖時間（tDEB）時，器件才開始工作，該功能僅在電源啟動時生效。

4.4 使能（EN）

通過驅動 EN 引腳高于或低于閾值電壓，可以啟用或禁用器件，實現對連接負載的電源開關控制。

4.5 設置電流限制閾值（ILIM）

通過在 SETI 引腳連接電阻到 GND，可以編程設置電流限制閾值，范圍為 0.15A 至 3A。當器件電流達到或超過設定的電流限制時，內部輸出 NFET Q2 的導通電阻會被調制以限制電流。

4.6 編程啟動消隱時間（TSTART）

連接一個電容從 TSTART 到 GND 可以編程啟動消隱時間（tTSTART）。在啟動過程中，電容以 5μA 的恒定電流充電，當電容電壓達到 1.5V 時，tTSTART 結束。

4.7 電流限制模式選擇（CLMODE）

通過 CLMODE 引腳可以選擇三種過流響應模式：連續模式、自動重試模式和鎖斷模式。

4.7.1 連續電流限制模式

在啟動過程中，如果輸出電壓在 tTSTART 內達到 (VIN - VFA)，則正常運行；否則，tTSTART 計時器重置，FLAG（或 FWD）引腳置位，但輸出 NFET Q2 不關閉。

4.7.2 自動重試電流限制模式

如果在啟動消隱時間內存在過流情況，輸出 NFET Q2 關閉，經過重試時間延遲（tRETRY）后，器件重新啟動。

4.7.3 鎖斷電流限制模式

當出現過流情況且持續時間超過啟動消隱時間時，輸出 NFET Q2 關閉并鎖定，需要通過切換使能控制信號（EN）或循環輸入電壓來重置器件。

4.8 短路保護

在輸出硬短路事件中，器件內置的快速跳閘電流比較器會在 1μs 內關閉內部 FET Q2，400μs 后重新開啟并將輸出電流限制到編程值。

4.9 反向電流保護

MAX17613A 和 MAX17613C 具備反向電流保護功能，可防止反向電流從 OUT 流向 IN；MAX17613B 則允許反向電流流動。

4.10 故障輸出

MAX17613A 和 MAX17613B 有 FLAG 和 UVOV 兩個故障輸出；MAX17613C 有 FWD 和 REV 兩個故障輸出，這些輸出均為開漏輸出，需要外部上拉電阻。

4.11 熱關斷保護

當結溫超過 TJC_MAX（典型值 +155°C）時，器件關閉，FLAG（或 FWD）引腳置位；結溫下降 TJC_HYS（典型值 15°C）后，恢復正常運行，但在鎖斷模式下除外。

五、應用注意事項

5.1 IN 電容

建議在 IN 引腳到 GND 之間連接一個 0.47μF 的電容，以在負載電流突然變化時保持輸入電壓穩定。

5.2 熱插拔

在熱插拔應用中，寄生電纜電感和輸入電容會導致過沖和振鈴，可使用 TVS 進行保護，同時要注意 IN 引腳的耐受壓擺率。

5.3 輸入硬短路到地

MAX17613A 和 MAX17613C 可檢測反向電流并關閉內部 FET，但要注意避免 VIN 過低導致器件損壞。

5.4 OUT 電容

可連接的最大電容負載與電流限制設置、啟動時間和輸入電壓有關，需根據公式計算。

5.5 輸出續流二極管

對于有電感負載或長電纜的應用，建議在 OUT 端和地之間連接肖特基二極管，以防止短路時的負尖峰。

5.6 布局和散熱

為優化開關對輸出短路情況的響應時間，應盡量縮短所有走線，將輸入和輸出電容靠近器件放置。同時，要注意熱過孔的使用，以提高系統的熱性能。

5.7 ESD 保護

器件在 IN 引腳連接 0.47μF 低 ESR 陶瓷電容時，具有 ±15kV（HBM）的典型 ESD 抗性；所有引腳均有 ±2kV（HBM）的典型 ESD 保護。

六、總結

MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C 系列過壓和過流保護器件憑借其強大的保護功能、靈活的設計選項和緊湊的封裝，為電子系統提供了可靠的保護解決方案。在實際應用中，工程師需要根據具體需求合理設置各項參數，并注意應用中的各種細節，以確保系統的穩定運行。你在使用這些器件時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。