高可靠性冗余电源的理想选择：MAX8536 ORing MOSFET控制器

高可靠性冗余电源的理想选择：MAX8535/MAX8536/MAX8585 ORing MOSFET控制器

作为电子工程师，在设计高可靠性系统时，冗余电源的设计是至关重要的一环。今天，我要和大家深入探讨的是Maxim公司推出的三款ORing MOSFET控制器——MAX8535、MAX8536和MAX8585。它们在冗余电源设计中展现出了独特的优势。

文件下载：MAX8536.pdf

产品概述

在很多关键负载的应用场景中，为了提高系统的可靠性，通常会采用并联连接的冗余电源。MAX8535、MAX8536和MAX8585就是为这类场景量身定制的高集成度、低成本MOSFET控制器，它们能为高可靠性系统提供隔离和冗余电源功能。

• 适用电压系统：MAX8535和MAX8585适用于12V系统，内部集成了电荷泵，可将n沟道导通元件的栅极驱动至VCC + 10V；MAX8536则适用于3.3V和5V系统，电荷泵输出为VCC + 5V。
• 启动与监控机制：启动时，这三款控制器会监测外部MOSFET两端的电压降。当VCC接近或超过总线电压时，MOSFET导通。此外，它们具有一个两用的TIMER输入引脚，通过连接一个从TIMER到地的外部电阻，可以设置外部MOSFET的导通速度，也可以将其作为逻辑使能引脚。设备开启后，会持续监测负载，提供过压、欠压和反向电流保护。

产品特性

高效的ORing功能

传统的ORing二极管存在功耗和反向漏电流的问题，而MAX8535/MAX8536/MAX8585采用MOSFET进行ORing操作，有效消除了这些弊端，同时为高可靠系统提供了N + 1冗余电源能力。并且，它们能够在小于1µs的时间内将故障电源与输出总线隔离，快速响应故障，保障系统稳定运行。

丰富的保护功能

• 过压和欠压保护：过压和欠压故障阈值可调节，也可以选择禁用。通过在CS和地之间连接一个电阻分压器到OVP输入引脚，可以设置过压阈值；在VCC和地之间连接电阻分压器到UVP输入引脚，可设置欠压阈值。
• 反向电流保护：具备反向电流检测功能。在MAX8535和MAX8536中，经过500ms（典型值）的启动消隐时间后，如果检测到反向电流，会关闭外部MOSFET并锁定故障；MAX8585则不会锁定此故障。

  灵活的可编程特性

• 可编程软启动：通过调节TIMER引脚连接的电阻，可以设置电荷泵的工作频率，从而实现软启动功能。降低电荷泵频率可以增加反向电流启动消隐时间。
• 逻辑使能输入：TIMER引脚还可以作为逻辑使能引脚使用。当TIMER引脚被拉低（<0.5V）时，栅极驱动被禁用；当拉高（>1.25V）时，电荷泵以550kHz的最大频率工作。

  紧凑的封装设计

  三款设备均采用节省空间的8引脚µMAX封装，并且在-40°C至+85°C的扩展温度范围内都有良好的性能表现，适用于各种复杂的工业环境。

参数解读

绝对最大额定值

在使用这些控制器时，必须严格遵守绝对最大额定值，否则可能会对设备造成永久性损坏。例如，MAX8535/MAX8535A/MAX8585的GATE到GND电压范围为-0.3V至+28V，VCC到GND为-0.3V至+18V等。

电气特性

文档中详细列出了不同条件下的电气参数，如VCC电源电流、电荷泵电压、TIMER引脚特性、FAULT输出特性、GATE驱动特性以及电流检测阈值等。这些参数对于我们在实际设计中进行电路分析和元件选型非常关键。例如，我们可以根据VCC输入电压范围来选择合适的电源，根据GATE驱动电流来确定MOSFET的驱动能力。

引脚功能与应用设计

引脚功能

引脚	名称	功能
1	GATE	栅极驱动输出，需用0.01µF电容旁路到地
2	GND	接地
3	VCC	电源输入，用0.1µF电容旁路到地
4	UVP	欠压输入，可通过电阻分压器设置欠压阈值，不使用时保持高阻抗
5	TIMER	定时器输入，连接电阻到地可设置电荷泵频率，也可作为逻辑使能引脚
6	OVP	过压输入，通过电阻分压器设置过压阈值，不使用时连接到地
7	FAULT	开漏故障输出，故障时为低电平，正常时为高阻抗
8	CS	电流传感输入，连接到系统总线的正端，用1nF电容旁路到地

应用设计要点

• 定时器电阻选择：根据公式(Frequency =5 timesleft(100 mu A-frac{1.25 V}{R_{TIMER }}right) kHz / mu A)来确定连接在TIMER和地之间的电阻值，以设置内部电荷泵的工作频率。
• 栅极电容和电阻选择：通常外部MOSFET的栅极电容足以作为储能电容，但如果MOSFET与控制器距离较远，需要在GATE和地之间放置一个0.01µF的旁路电容。若需要较慢的导通时间，可以在GATE和地之间添加一个小电容，并在GATE和MOSFET栅极之间串联一个电阻。
• MOSFET选择：这三款控制器驱动n沟道MOSFET，MOSFET的RDS(ON)是关键参数。选择低RDS(ON)的MOSFET可以在检测到反向电流和正向电流条件之前允许更多的电流通过。
• 布局指南：在PCB布局时，要尽量缩短所有走线长度，增加高电流走线的宽度，以减少寄生电感的影响。同时，要对VCC和CS进行旁路处理，缩短连接UVP和OVP的走线长度，并采用Kelvin连接方式将VCC和CS连接到外部MOSFET。

典型应用电路

文档中给出了多种典型应用电路，包括12V/20A输出有OVP和UVP保护、3.3V或5V/20A输出有OVP和UVP保护、12V/20A输出无OVP和UVP保护以及N + 1冗余电源系统连接等电路。这些电路为我们在实际设计中提供了很好的参考，我们可以根据具体的应用需求进行选择和修改。

总之，MAX8535/MAX8536/MAX8585 ORing MOSFET控制器以其高效的性能、丰富的功能和灵活的设计特性，成为了冗余电源设计中的理想选择。在实际应用中，我们需要根据具体的系统要求，合理选择和使用这些控制器，以确保系统的可靠性和稳定性。大家在使用过程中有遇到什么问题或者有更好的应用经验，欢迎一起交流讨论！