高可靠冗余電源的理想之選：MAX8535/MAX8536/MAX8585 ORing MOSFET控制器

在電子設(shè)備的設(shè)計中，為關(guān)鍵負(fù)載提供可靠的電源是至關(guān)重要的。冗余電源系統(tǒng)可以顯著提高系統(tǒng)的可靠性，而ORing MOSFET控制器則是實現(xiàn)冗余電源的關(guān)鍵組件。今天，我們就來詳細(xì)探討一下Maxim公司的MAX8535/MAX8536/MAX8585 ORing MOSFET控制器。

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產(chǎn)品概述

在許多對可靠性要求極高的系統(tǒng)中，關(guān)鍵負(fù)載通常會采用并聯(lián)連接的冗余電源。MAX8535/MAX8536/MAX8585就是這樣一款高度集成且經(jīng)濟實惠的MOSFET控制器，它能為高可靠性系統(tǒng)提供隔離和冗余電源功能。其中，MAX8535/MAX8585適用于12V系統(tǒng)，內(nèi)部集成了電荷泵，可將n溝道傳輸元件的柵極驅(qū)動至VCC + 10V；而MAX8536則用于3.3V和5V系統(tǒng)，電荷泵輸出為VCC + 5V。

工作原理

啟動階段

在啟動過程中，MAX8535/MAX8536/MAX8585會實時監(jiān)測外部MOSFET兩端的電壓降。當(dāng)VCC接近或超過總線電壓時，MOSFET就會開啟。這里的TIMER輸入引腳具有雙重用途，通過連接一個從TIMER到地的外部電阻，可以設(shè)置外部MOSFET的開啟速度；此外，它還能作為邏輯使能引腳使用。

正常工作階段

一旦設(shè)備開啟，MAX8535/MAX8536/MAX8585會持續(xù)監(jiān)測負(fù)載情況，對過壓、欠壓和反向電流等異常情況進(jìn)行保護。過壓和欠壓故障閾值是可調(diào)的，并且可以選擇禁用。電流限制觸發(fā)點由外部MOSFET的RDS(ON)決定，這大大減少了所需的組件數(shù)量。當(dāng)出現(xiàn)過壓、欠壓或反向電流故障時，開漏邏輯低電平的故障輸出會發(fā)出信號。

產(chǎn)品特性

集成與高效

它是一款簡單、集成且經(jīng)濟實惠的ORing MOSFET控制器，適用于12V（MAX8535/MAX8585）和3.3V或5V（MAX8536）總線，能有效消除ORing二極管的功耗和反向泄漏電流，為高可靠性系統(tǒng)提供N + 1冗余電源能力。

快速故障隔離

能夠在小于1μs的時間內(nèi)將故障電源與輸出總線隔離，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

全面保護功能

具備反向電流檢測、可編程軟啟動、邏輯使能輸入、可調(diào)過壓和欠壓觸發(fā)點以及故障指示輸出等功能，為系統(tǒng)提供全方位的保護。

節(jié)省空間

采用節(jié)省空間的8引腳μMAX封裝，非常適合對空間要求較高的應(yīng)用場景。

電氣特性

電源相關(guān)參數(shù)

不同型號在不同條件下的VCC電源電流、關(guān)斷電流、輸入電壓等參數(shù)各有不同。例如，在TIMER = 2.5V，VCC = 14V（MAX8535/MAX8535A/MAX8585）時，VCC電源電流典型值為2mA，最大值為4.5mA。

電荷泵電壓

不同VCC電壓下，柵極電壓也有所不同。如VCC = 3.3V（MAX8536）時，柵極電壓典型值為5.5V，最大值為6V。

其他參數(shù)

包括TIMER相關(guān)參數(shù)、FAULT輸出參數(shù)、GATE驅(qū)動參數(shù)以及電流檢測參數(shù)等，這些參數(shù)共同保證了控制器的穩(wěn)定運行。

應(yīng)用領(lǐng)域

服務(wù)器電源

可用于服務(wù)器的銀盒電源以及刀片服務(wù)器的板載冗余電源。

網(wǎng)絡(luò)與電信電源

適用于網(wǎng)絡(luò)/電信電源整流器。

高可用性系統(tǒng)

為高可用性系統(tǒng)中的冗余電源提供可靠的控制。

選型與設(shè)計要點

定時器電阻選擇

通過連接一個從TIMER到地的電阻來設(shè)置內(nèi)部電荷泵的工作頻率，計算公式為[Frequency =5 timesleft(100 mu A-frac{1.25 V}{R_{TIMER }}right) kHz / mu A]。將TIMER拉至1.5V以上可獲得最大電荷泵頻率，拉至0.5V以下則禁用電荷泵，不連接TIMER時電荷泵頻率為500kHz。

柵極電容和電阻選擇

通常，外部MOSFET的柵極電容足以作為儲能電容。若MOSFET與控制器距離較遠(yuǎn)，可在GATE和地之間放置一個0.01μF的旁路電容。為了實現(xiàn)較慢的開啟時間，可在GATE和地之間添加一個小電容，并在GATE和MOSFET柵極之間串聯(lián)一個電阻。

故障閾值設(shè)置

通過電阻分壓器來設(shè)置過壓和欠壓故障閾值。例如，設(shè)置欠壓鎖定閾值時，使用一個從UVP到地的10kΩ電阻，并根據(jù)公式[R 3=R 4left(frac{V{U V L O}}{V{U V P}}-1right)]計算另一個電阻。

MOSFET選擇

MAX8535/MAX8536/MAX8585驅(qū)動n溝道MOSFET，MOSFET的RDS(ON)是最重要的特性。選擇低RDS(ON)的MOSFET可以在控制器檢測到反向電流和正向電流條件之前，允許更多的電流通過MOSFET。

布局指南

在PCB布局時，應(yīng)盡量縮短所有走線長度，增加大電流走線的寬度，以減少寄生電感的影響。MOSFET會產(chǎn)生大量熱量，因此要使用大面積的銅箔來制作電源走線，并將控制器盡可能靠近外部MOSFET的漏極放置。同時，使用接地層來降低阻抗和電感。

總結(jié)

MAX8535/MAX8536/MAX8585 ORing MOSFET控制器以其高度集成、快速故障隔離、全面保護功能和節(jié)省空間等優(yōu)點，成為冗余電源系統(tǒng)設(shè)計的理想選擇。在實際應(yīng)用中，電子工程師可以根據(jù)具體的需求和系統(tǒng)要求，合理選擇和設(shè)計相關(guān)參數(shù)，以確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。你在使用這類控制器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。