MAX4793：高效电流限制开关的设计与应用

MAX4789 - MAX4794：高效电流限制开关的设计与应用

在电子设备的设计中，电流限制开关是保障设备安全稳定运行的关键组件。今天，我们就来深入探讨一下Maxim Integrated推出的MAX4789 - MAX4794系列200mA/250mA/300mA电流限制开关。

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一、器件概述

MAX4789 - MAX4794系列开关具备内部电流限制功能，能有效防止因负载故障对主机设备造成损坏。其工作电压范围为2.3V至5.5V，导通电阻低至0.2Ω，有200mA、250mA和300mA三种不同的电流限制可选，适用于SDIO和其他负载切换应用。

二、关键特性与优势

1. 电流限制与保护

• 精确电流限制：提供200mA、250mA和300mA三种保证电流限制，满足不同应用需求。
• 热关断保护：当结温超过+150°C时，开关自动关闭，FLAG输出低电平，防止设备过热损坏。
• 反向电流保护：限制反向电流，若反向电流限制条件持续超过消隐时间，开关关闭并发出FLAG信号，避免过大反向电流通过设备。

2. 低功耗设计

• 低静态电流：静态电流低至80µA（不同电压范围有所不同），降低系统功耗。
• 关断电流极小：关断电流仅0.01µA，在不工作时大幅降低功耗。

3. 快速响应与消隐时间

• 快速电流限制响应时间：仅5µs，能迅速应对过流故障。
• 14ms保证消隐时间：确保瞬态电压稳定，避免误触发。

4. 多种封装形式

提供6引脚3mm x 3mm TDFN、4引脚SOT143和5引脚SOT23等多种封装，满足不同空间需求。

三、工作模式与控制

1. 自动重试模式（MAX4790、MAX4792、MAX4794）

当出现过流故障时，开关在消隐时间后关闭，然后持续检查过载条件是否存在。过载条件消失后，开关保持导通。这种模式在过流或短路情况下可节省系统功率，典型的占空比为12%，相比开关一直导通可节省88%的功率。

2. 锁存关闭模式（MAX4789、MAX4791、MAX4793）

过流故障发生且消隐时间结束后，开关关闭。需通过切换ON引脚或使输入电压低于欠压锁定阈值（通常为2V）来重置开关。

3. 开关控制

通过将ON引脚置高来启用电流限制开关。只有当输入电压超过欠压锁定阈值（通常为2V）且无故障时，开关才会持续导通。

4. FLAG指示器

MAX4789、MAX4791和MAX4793具有锁存故障输出FLAG。当出现故障时，FLAG输出低电平，无故障或ON引脚为低电平时，FLAG为高阻抗。

四、电气特性

参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
工作电压	(V_{IN})	2.3	5.5	V
静态电流	(I_{Q})	(V{ON}=V{IN})，(I_{OUT}=0)	(V_{IN}= +2.3V)至 +5.0V	80	120	µA
(V_{IN}= +5.0V)至 +5.5V	160
锁存关闭电流	(I_{LATCH})	(V{ON}=V{IN})（MAX4789/MAX4791/MAX4793），过流故障后	8	15	µA
关断电流	(I_{SHDN})	(V_{ON}=0V)	0.01	1	µA
正向电流限制	MAX4789/MAX4790、MAX4791/MAX4792	200	300	mA
250	375
反向电流限制	MAX4793/MAX4794、MAX4789/MAX4790	300	450	mA
MAX4793/MAX4794	450
关断反向泄漏电流	(V{ON}=0)，(V{IN}=3V)，(V_{OUT}=5V)	100	µA
ON输入泄漏电流	(V{ON}=V{IN})或GND	-1	+1	µA
关断开关泄漏电流	(V{ON}=0V)，(V{OUT}=0V)	0.01	1	µA
欠压锁定	(UVLO)	上升沿	1.8	2.2	V
欠压锁定迟滞	100	mV
导通电阻	(R_{ON})	(T{A}= +25°C)，(I{OUT}=100mA)	0.2	0.4	0.5	Ω
(T{A}= -40°C)至 +85°C，(I{OUT}=100mA)
ON输入逻辑高电压	(V_{IH})	2.0	V
ON输入逻辑低电压	(V_{IL})	0.8	V
FLAG输出逻辑低电压	(I_{SINK}=1mA)（MAX4789/MAX4791/MAX4793）	0.4	V
FLAG输出高泄漏电流	(V{IN}=V{FLAG}=5.5V)（MAX4789/MAX4791/MAX4793）	1	µA
热关断	150	°C
热关断迟滞	15	°C
导通时间	(V{ON})从低到高；(I{OUT}=10mA)，(C_{L}=0.1µF)	100	µs
关断时间	(V{ON})从高到低；(I{OUT}=10mA)，(C_{L}=0.1µF)	40	ns
消隐时间	(t_{BLANK})	过流故障	14	60	ms
短路电流限制响应时间	(V{ON}=V{IN}=3.3V)，OUT短路到地	5	µs
重试时间	(t_{RETRY})	MAX4790/MAX4792/MAX4794	98	420	ms

五、应用电路设计要点

1. 输入电容

在IN引脚与GND之间连接一个0.1µF陶瓷电容，可限制输出短路时的输入电压降。对于低电压应用，可适当增大电容值。

2. 输出电容

在OUT引脚与GND之间连接一个0.1µF电容，防止关断时电感寄生效应使OUT引脚电压为负，避免误触发。最大容性负载值可通过公式(C{MAX }{FWDMIN } × t{BLANKMIN }}{V{IN}})计算。{i<>

3. 布局与散热

为优化开关对输出短路的响应时间，应尽量缩短所有走线长度，减少寄生电感影响。输入和输出电容应尽量靠近器件（不超过5mm），IN和OUT引脚用短走线连接到电源总线。

六、选型与订购信息

1. 选型指南

型号	引脚封装	电流限制（mA）	FLAG功能	自动重试
MAX4789	4 SOT143	200	否	否
MAX4789	5 SOT23	200	是	否
MAX4789	6 TDFN	200	是	否
MAX4790	4 SOT143	200	否	是
MAX4790	6 TDFN	200	否	是
MAX4790	5 SOT23	200	否	是
MAX4791	4 SOT143	250	否	否
MAX4791	5 SOT23	250	是	否
MAX4791	6 TDFN	250	是	否
MAX4792	4 SOT143	250	否	是
MAX4792	6 TDFN	250	否	是
MAX4793	4 SOT143	300	否	否
MAX4793	5 SOT23	300	是	否
MAX4793	6 TDFN	300	是	否
MAX4794	4 SOT143	300	否	是
MAX4794	6 TDFN	300	否	是

2. 订购信息

具体的订购型号与温度范围、引脚封装和顶部标记等信息可参考数据手册。

七、总结

MAX4789 - MAX4794系列电流限制开关凭借其丰富的功能、低功耗设计和多种封装形式，为电子工程师在设计SDIO、手持设备等应用时提供了可靠的解决方案。在实际应用中，合理选择型号并遵循正确的电路设计和布局要点，能充分发挥该系列开关的性能优势，确保设备的安全稳定运行。大家在使用过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有独特的应用技巧呢？欢迎在评论区分享交流。