MAX5079：超快速200ns关断的ORing MOSFET控制器

在电子工程师的日常工作中，电源管理是一个至关重要的领域。特别是在高可靠性冗余、并联电源系统中，如何高效地管理电源，降低功耗，提高系统的稳定性，一直是我们不断追求的目标。今天，我要为大家介绍一款非常优秀的ORing MOSFET控制器——MAX5079。

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1. 产品概述

MAX5079是一款用于高可靠性冗余、并联电源的ORing MOSFET控制器，它的主要作用是替代传统的ORing二极管。传统的ORing肖特基二极管虽然正向压降较低，但在大电流情况下会产生过大的功耗。而MAX5079允许使用低导通电阻的n沟道功率MOSFET来替代肖特基二极管，从而实现低功耗、小尺寸，并在高功率应用中无需使用散热片。

1.1 工作电压范围

MAX5079的工作电压范围为2.75V至13.2V，并且包含一个电荷泵来驱动高端n沟道MOSFET。如果有至少2.75V的辅助电压可用，其工作电压可低至1V。

1.2 开关控制逻辑

当控制器检测到IN和BUS之间存在正电压差时，n沟道MOSFET导通；一旦MAX5079检测到IN相对于BUS电压为负电位，MOSFET立即关断；当正电位恢复时，MOSFET自动重新导通。在故障条件下，ORing MOSFET的栅极以1A电流下拉，实现超快速的200ns关断。此外，反向电压关断阈值可外部调节，以避免由于电源热插拔导致的IN或BUS上的干扰引起ORing MOSFET意外关断。

1.3 其他特性

MAX5079还具有OVP标志，可在过压情况下方便地关闭故障电源；PGOOD信号可指示(V_{IN})是否低于欠压锁定或VBUS是否处于过压状态。该器件的工作温度范围为 -40°C至 +85°C，采用节省空间的14引脚TSSOP封装。

2. 应用领域

MAX5079的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：

• 并联DC - DC转换器模块：在多个DC - DC转换器并联的系统中，MAX5079可以有效地管理电源的分配，提高系统的效率和可靠性。
• N + 1冗余电源系统：通过使用MAX5079，可以确保在一个电源出现故障时，其他电源能够正常工作，保证系统的不间断运行。
• 服务器：服务器对电源的稳定性要求极高，MAX5079可以为服务器提供可靠的电源管理，降低功耗，延长服务器的使用寿命。
• 基站线卡：在基站的线卡中，电源管理至关重要。MAX5079可以满足基站线卡对电源的高要求，提高通信质量。
• RAID：RAID系统需要稳定的电源供应，MAX5079可以为RAID系统提供高效的电源管理，确保数据的安全存储。
• 网络线卡：网络线卡的正常运行离不开稳定的电源，MAX5079可以为网络线卡提供可靠的电源支持，保证网络的畅通。

3. 产品优势与特性

3.1 降低功耗和节省电路板空间

• 宽输入电压范围：支持2.75V至13.2V的输入ORing电压，在有2.75V辅助电压时，输入ORing电压范围可扩展至1V至13.2V。
• 小封装：采用14引脚TSSOP封装，节省电路板空间。

3.2 增强系统可靠性的保护特性

• 大电流栅极下拉：在故障条件下，MOSFET栅极具有2A的下拉电流，确保快速关断。
• 超快速关断时间：故障时MOSFET的关断时间仅为200ns，有效保护系统。
• 电压检测功能：具备电源欠压和总线过压检测功能，及时发现故障。
• 故障检测输出：提供Power - Good (PGOOD)和Overvoltage (OVP)输出，方便进行故障检测。

4. 电气特性

MAX5079的电气特性非常丰富，涵盖了电源、开关切换、欠压锁定、MOSFET控制、驱动和保护等多个方面。以下是一些关键电气特性的介绍：

4.1 电源相关特性

• 输入电压范围：IN输入电压范围为2.75V至13.2V，当(V_{AUXIN} geq 2.75V)时，可低至1V；AUXIN输入电压范围为0V至13.2V。
• 电流特性：IN电源电流、AUXIN泄漏电流、AUXIN电源电流、BUS泄漏电流和BUS电源电流等都有明确的参数范围。

4.2 开关切换特性

包括IN到AUXIN的切换高阈值和低阈值，确保在不同电压条件下的稳定切换。

4.3 欠压锁定特性

内部和外部欠压锁定阈值及迟滞都有详细的参数，保证在电压异常时系统的安全。

4.4 ORing MOSFET控制特性

• 导通时间：ORing MOSFET的导通时间在特定条件下为10μs至25μs。
• 电压阈值：正向和反向电压阈值可根据不同的应用需求进行调整。
• 消隐时间：快速和慢速比较器都有相应的反向电压消隐时间，避免干扰引起的误动作。

4.5 ORing MOSFET驱动特性

• 栅极充电电流：栅极充电电流为0.7mA至2mA。
• 栅极放电电流：在不同条件下，栅极放电电流有明确的参数范围。
• 栅极下降时间：栅极下降时间在特定条件下为200ns至600ns。

4.6 保护特性

• OVI输入偏置电流和阈值：确保过压检测的准确性。
• OVP和PGOOD输出特性：提供可靠的故障指示和保护功能。

5. 典型工作特性

文档中给出了多个典型工作特性曲线，包括AUXIN电源电流与温度的关系、慢速比较器反向电压阈值与电阻的关系、栅极充电电流与输入电压的关系等。这些曲线可以帮助我们更好地了解MAX5079在不同条件下的工作性能，为实际应用提供参考。

6. 引脚配置与功能

6.1 引脚配置

MAX5079采用14引脚TSSOP封装，各引脚的名称和功能如下：	PIN	NAME	FUNCTION
1	CXN	外部飞跨电荷泵电容的负端
2	CXP	外部飞跨电荷泵电容的正端
3	OVP	开漏低电平有效输出，用于过压保护
4	PGOOD	开漏低电平有效输出，指示电源状态
5	STH	ORing MOSFET慢速比较器反向电压阈值和消隐时间设置输入
6	FTH	快速比较器反向阈值设置
7	OVI	过压比较器输入
8	UVLO	欠压锁定比较器输入
9	PGND	电源地
10	GATE	n沟道ORing MOSFET的栅极驱动输出
11	BUS	总线电压检测输入
12	GND	信号地
13	IN	ORing MOSFET的源极连接和MAX5079的电源输入
14	AUXIN	辅助电源输入

6.2 引脚功能详解

每个引脚都有其特定的功能，在实际应用中需要根据具体需求进行正确连接。例如，CXN和CXP用于连接外部电荷泵电容，OVP和PGOOD用于故障检测和指示，STH和FTH用于设置MOSFET的反向电压阈值等。

7. 详细工作原理

7.1 启动过程

当(V{IN})等于或大于2.75V且(V{UVLO})超过欠压锁定阈值0.66V时，MAX5079上电。如果(V{IN})低至1V，只要(V{UVLO} geq 0.6V)且(V{AUXIN} geq 2.75V)，也可以正常工作。当(V{UVLO})越过欠压锁定阈值时，(V{GATE})上升到(V{IN})，电荷泵开启，以2mA的电流为外部MOSFET的栅极电容充电，避免输入电源产生大的浪涌电流。

7.2 不同电源状态下的工作情况

文档中详细描述了在多种电源状态下MAX5079的工作过程，包括多个电源同时启动、电源热插拔、总线短路、电源短路、电源开路和电源过压等情况。例如，在多个电源同时启动时，需要确保电源的软启动时间足够长，以避免总线电压过冲；在电源热插拔时，需要设置合适的慢速比较器阈值和消隐时间，以避免电压尖峰导致MOSFET误关断。

7.3 内部和外部欠压锁定

内部欠压锁定监测(V{IN})和(V{AUXIN})，直到其中一个电压达到2.75V才使MAX5079开启。外部欠压锁定监测UVLO输入，直到(V_{UVLO})大于0.66V才使MAX5079正常工作。可以通过连接电阻分压器来设置外部欠压锁定阈值。

7.4 电荷泵

MAX5079的内部电荷泵分为两个阶段，一个是使用外部电荷泵电容（(C{EXT})）以70kHz运行的电压倍增器，另一个是使用内部电容以1MHz运行的电压三倍器。电荷泵将栅极驱动电压（(V{GATE})）提升到足够高的水平，以完全增强n沟道ORing MOSFET。(C_{EXT})的选择非常重要，它应该等于ORing MOSFET栅极电容的10倍，以确保MOSFET的快速导通。

7.5 GATE驱动和栅极下拉

MAX5079的电荷泵为ORing MOSFET的栅极提供偏置，使其高于IN（MOSFET的源极）。GATE的源电流和导通速度取决于(C_{EXT})的值。在故障条件下，当满足特定条件时，GATE通过内部2A电流沉下拉低，以快速关断MOSFET。

7.6 快速比较器和慢速比较器

• 快速比较器（FTH）：具有50ns的消隐时间，可避免在快速瞬变期间ORing MOSFET意外关断。反向电压阈值（(V_{FTH})）可通过连接电阻从FTH到GND进行编程，以优化系统性能。
• 慢速比较器（STH）：用于在并联电源热插拔或移除时提供抗干扰能力。它具有可编程的反向电压阈值（(V{STH})）和消隐时间（(t{STH})），可通过连接电阻（(R{STH})）和电容（(C{STH})）来设置。

7.7 过压保护锁存（OVI/OVP）

OVI是过压比较器的负输入，当(V{OVI} geq 0.6V)且(V{IN} geq V_{BUS})时，OVP锁存低电平，内部GATE下拉电路激活，将GATE拉低。可以通过循环电源或拉低UVLO再拉高来重置OVP锁存。

7.8 电源良好比较器（PGOOD）

当(V{UVLO})低于0.6V或(V{OVI})高于0.6V时，PGOOD输出拉低，可用于指示电源状态。

8. 布局指南

在PCB布局时，需要遵循以下指南，以确保MAX5079的性能和可靠性：

• 旁路电容：在IN和PGND附近放置一个1μF的陶瓷输入旁路电容，以减少电源噪声。
• 电压检测：将(V_{BUS})的检测点靠近大容量电容，远离ORing MOSFET的漏极，以避免故障时电源丢失导致的栅极下拉延迟。
• 电容放置：将电荷泵电容（(C{EXT})）和慢速比较器消隐时间调整电容（(C{STH})）尽可能靠近MAX5079。
• 栅极走线：从ORing MOSFET的栅极到GATE的走线要粗，以减少电阻和电感。

9. 典型应用电路

文档中给出了两个典型应用电路，一个是多个电源并联的电路，另一个是带有背对背MOSFET的并联电源电路。这些电路可以帮助我们更好地理解MAX5079在实际应用中的连接方式和工作原理。

10. 订购信息

MAX5079的型号为MAX5079EUD，温度范围为 -40°C至 +85°C，采用14引脚TSSOP封装。

总结

MAX5079是一款功能强大、性能优越的ORing MOSFET控制器，它在高可靠性冗余、并联电源系统中具有广泛的应用前景。通过替代传统的ORing二极管，MAX5079可以显著降低功耗，提高系统的稳定性和可靠性。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理选择参数，正确连接引脚，并遵循布局指南，以充分发挥MAX5079的优势。希望本文对大家了解和使用MAX5079有所帮助。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。