MAX17613A：可靠的过压过流保护解决方案

MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C：可靠的过压过流保护解决方案

一、引言

在电子设备的设计中，过压、过流以及反向电流等问题可能会对系统造成严重损害，因此有效的保护措施至关重要。Analog Devices推出的MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C系列过压和过流保护器件，为系统提供了可靠的保护方案。本文将详细介绍这些器件的特点、功能以及应用注意事项。

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二、产品概述

MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C属于Olympus系列IC，是业内最小且最坚固的集成系统保护解决方案。这些器件能够保护系统免受高达 +60V 和 -65V 的正负输入电压故障影响，具有低至 130mΩ（典型值）的 RON FET。输入过压保护范围为 5.5V 至 60V，欠压保护范围为 4.5V 至 59V，过流保护可编程至 3A。

三、关键特性与优势

3.1 强大的保护功能，减少系统停机时间

• 宽输入电源范围：+4.5V 至 +60V 的输入电压范围，适用于多种电源场景。
• 热插拔耐受性：在高达 35V 输入电源下，无需 TVS 即可实现热插拔。
• 负输入耐受性：能够承受高达 -65V 的负输入电压。
• 低导通电阻：典型值为 130mΩ 的低 RON，降低功耗。
• 反向电流阻断保护：MAX17613A 和 MAX17613C 可阻止反向电流，MAX17613B 允许反向电流流动。
• 热过载保护：具备热关断保护功能，防止过度功耗。
• 可编程启动消隐时间：可根据需求设置启动消隐时间，适应不同应用。
• 宽温度范围：-40°C 至 +125°C 的扩展温度范围，适用于各种恶劣环境。

3.2 灵活的设计选项，便于复用和减少重新认证

• 可调节的过压和欠压锁定阈值：通过外部电阻设置 OVLO 和 UVLO 阈值。
• 可编程正向电流限制：范围为 0.15A 至 3A，精度达到 ±3.5%。
• 全温度范围内的高精度：确保在不同温度下的稳定性能。
• 可编程过流故障响应：支持自动重试、连续和锁断三种模式。
• 平滑的电流过渡：保证电流变化平稳，减少对系统的冲击。

3.3 节省电路板空间，减少外部物料清单

• 小型封装：采用 20 引脚、4mm x 4mm 的 TQFN - EP 封装，节省空间。
• 集成 FET：内部集成 FET，减少外部元件数量。

四、详细功能解析

4.1 欠压锁定（UVLO）

通过连接外部电阻分压器到 UVLO 引脚，可以调节 UVLO 阈值。当 UVLO 引脚电压高于上升阈值时，器件退出欠压锁定状态；低于下降阈值时，进入欠压锁定状态。同时，器件还有内部默认的欠压锁定阈值。

4.2 过压锁定（OVLO）

类似地，将外部电阻分压器连接到 OVLO 引脚可设置过压锁定阈值。当 OVLO 引脚电压超过阈值且持续时间达到过压开关关断时间时，开关关闭。

4.3 输入去抖保护

只有当输入电压高于 UVLO 阈值且持续时间超过去抖时间（tDEB）时，器件才开始工作，该功能仅在电源启动时生效。

4.4 使能（EN）

通过驱动 EN 引脚高于或低于阈值电压，可以启用或禁用器件，实现对连接负载的电源开关控制。

4.5 设置电流限制阈值（ILIM）

通过在 SETI 引脚连接电阻到 GND，可以编程设置电流限制阈值，范围为 0.15A 至 3A。当器件电流达到或超过设定的电流限制时，内部输出 NFET Q2 的导通电阻会被调制以限制电流。

4.6 编程启动消隐时间（TSTART）

连接一个电容从 TSTART 到 GND 可以编程启动消隐时间（tTSTART）。在启动过程中，电容以 5μA 的恒定电流充电，当电容电压达到 1.5V 时，tTSTART 结束。

4.7 电流限制模式选择（CLMODE）

通过 CLMODE 引脚可以选择三种过流响应模式：连续模式、自动重试模式和锁断模式。

4.7.1 连续电流限制模式

在启动过程中，如果输出电压在 tTSTART 内达到 (VIN - VFA)，则正常运行；否则，tTSTART 计时器重置，FLAG（或 FWD）引脚置位，但输出 NFET Q2 不关闭。

4.7.2 自动重试电流限制模式

如果在启动消隐时间内存在过流情况，输出 NFET Q2 关闭，经过重试时间延迟（tRETRY）后，器件重新启动。

4.7.3 锁断电流限制模式

当出现过流情况且持续时间超过启动消隐时间时，输出 NFET Q2 关闭并锁定，需要通过切换使能控制信号（EN）或循环输入电压来重置器件。

4.8 短路保护

在输出硬短路事件中，器件内置的快速跳闸电流比较器会在 1μs 内关闭内部 FET Q2，400μs 后重新开启并将输出电流限制到编程值。

4.9 反向电流保护

MAX17613A 和 MAX17613C 具备反向电流保护功能，可防止反向电流从 OUT 流向 IN；MAX17613B 则允许反向电流流动。

4.10 故障输出

MAX17613A 和 MAX17613B 有 FLAG 和 UVOV 两个故障输出；MAX17613C 有 FWD 和 REV 两个故障输出，这些输出均为开漏输出，需要外部上拉电阻。

4.11 热关断保护

当结温超过 TJC_MAX（典型值 +155°C）时，器件关闭，FLAG（或 FWD）引脚置位；结温下降 TJC_HYS（典型值 15°C）后，恢复正常运行，但在锁断模式下除外。

五、应用注意事项

5.1 IN 电容

建议在 IN 引脚到 GND 之间连接一个 0.47μF 的电容，以在负载电流突然变化时保持输入电压稳定。

5.2 热插拔

在热插拔应用中，寄生电缆电感和输入电容会导致过冲和振铃，可使用 TVS 进行保护，同时要注意 IN 引脚的耐受压摆率。

5.3 输入硬短路到地

MAX17613A 和 MAX17613C 可检测反向电流并关闭内部 FET，但要注意避免 VIN 过低导致器件损坏。

5.4 OUT 电容

可连接的最大电容负载与电流限制设置、启动时间和输入电压有关，需根据公式计算。

5.5 输出续流二极管

对于有电感负载或长电缆的应用，建议在 OUT 端和地之间连接肖特基二极管，以防止短路时的负尖峰。

5.6 布局和散热

为优化开关对输出短路情况的响应时间，应尽量缩短所有走线，将输入和输出电容靠近器件放置。同时，要注意热过孔的使用，以提高系统的热性能。

5.7 ESD 保护

器件在 IN 引脚连接 0.47μF 低 ESR 陶瓷电容时，具有 ±15kV（HBM）的典型 ESD 抗性；所有引脚均有 ±2kV（HBM）的典型 ESD 保护。

六、总结

MAX17613A/MAX17613B/MAX17613C 系列过压和过流保护器件凭借其强大的保护功能、灵活的设计选项和紧凑的封装，为电子系统提供了可靠的保护解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体需求合理设置各项参数，并注意应用中的各种细节，以确保系统的稳定运行。你在使用这些器件时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。