MAX1940：具備自動(dòng)復(fù)位和故障消隱功能的三重USB開(kāi)關(guān)

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，USB接口的應(yīng)用極為廣泛，而USB開(kāi)關(guān)的性能對(duì)于保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)詳細(xì)探討一下Maxim公司推出的MAX1940三重USB開(kāi)關(guān)，它具有自動(dòng)復(fù)位和故障消隱功能，能為USB接口提供可靠的保護(hù)和靈活的控制。

文件下載：MAX1940.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX1940是一款三重限流USB電源開(kāi)關(guān)，采用16引腳QSOP封裝，節(jié)省空間。它能從4V至5.5V的輸入電源供電，每個(gè)通道可保證提供500mA的負(fù)載電流，符合USB規(guī)范。該開(kāi)關(guān)在工作時(shí)靜態(tài)電流僅為60μA，待機(jī)時(shí)僅3μA，具有可選的高電平/低電平控制邏輯和每個(gè)通道獨(dú)立的關(guān)斷控制，靈活性極高。同時(shí)，自動(dòng)復(fù)位功能可在短路時(shí)鎖住開(kāi)關(guān)，節(jié)省系統(tǒng)功率，短路條件消除后開(kāi)關(guān)會(huì)重新激活。

二、關(guān)鍵特性

2.1 多通道獨(dú)立控制

MAX1940提供三個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)都有自己的使能控制輸入和故障指示器。通過(guò)邏輯輸入可設(shè)置使能控制輸入的有效極性，故障指示器能在電流限制、短路、欠壓鎖定或熱關(guān)斷閾值被超過(guò)時(shí)通知系統(tǒng)。

2.2 限流與短路保護(hù)

內(nèi)置0.9A（典型值）的電流限制，在過(guò)載時(shí)可限制輸出電流。短路檢測(cè)功能可在輸出電壓低于1V時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行脈沖處理，降低RMS輸出電流和器件功耗。獨(dú)立的熱關(guān)斷功能允許在一個(gè)通道出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載或短路時(shí)，其他通道仍能正常工作。

2.3 低導(dǎo)通電阻

采用低RON NMOS開(kāi)關(guān)，配合內(nèi)部微功耗電荷泵為高端開(kāi)關(guān)的柵極提供驅(qū)動(dòng)，能在節(jié)省空間的16引腳QSOP封裝中實(shí)現(xiàn)三個(gè)開(kāi)關(guān)的功能。

2.4 故障消隱功能

20ms的故障消隱功能可使電路忽略瞬間故障，如熱插拔容性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的故障，防止向主機(jī)系統(tǒng)發(fā)出誤報(bào)警。同時(shí)，在設(shè)備給負(fù)載上電時(shí)也能防止發(fā)出故障信號(hào)。

三、電氣特性

3.1 電源電壓范圍

工作電源電壓范圍為4.0V至5.5V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。

3.2 開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻

在0°C至+85°C的溫度范圍內(nèi)，每個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻典型值為85mΩ，最大值為135mΩ。

3.3 電流特性

待機(jī)電源電流最大為10μA，靜態(tài)電源電流根據(jù)開(kāi)關(guān)啟用數(shù)量不同而有所變化，一個(gè)開(kāi)關(guān)啟用且輸出電流為0時(shí)，典型值為47μA，最大值為75μA。

3.4 保護(hù)閾值

欠壓鎖定閾值上升沿為3.0V至3.8V（3%滯后），連續(xù)負(fù)載電流為500mA，連續(xù)電流限制為0.7A至1.2A，短路電流限制為0.9A至1.6A（峰值）。

四、典型應(yīng)用

4.1 USB端口與集線器

可用于USB端口和集線器，為連接的設(shè)備提供穩(wěn)定的電源和可靠的保護(hù)。

4.2 筆記本電腦、PDA和掌上電腦

在這些設(shè)備中，MAX1940能有效管理USB接口的電源，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.3 臺(tái)式電腦和擴(kuò)展塢

為臺(tái)式電腦和擴(kuò)展塢的USB接口提供電源開(kāi)關(guān)和保護(hù)功能。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 輸入電源與電容

所有IN_輸入需外部連接在一起，并通過(guò)0.1μF陶瓷電容旁路到地。在驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載或從感性電源供電時(shí)，可能需要更大的輸入旁路電容，以防止短路時(shí)電壓尖峰超過(guò)器件的絕對(duì)最大額定值。

5.2 輸出電容

OUT_需通過(guò)1μF陶瓷電容旁路到地進(jìn)行本地去耦，可根據(jù)需要添加額外的大容量電容（最大470μF）以減少動(dòng)態(tài)負(fù)載下的輸出電壓瞬變。使用大于470μF的輸出電容時(shí)，若電流限制無(wú)法在20ms故障消隱期內(nèi)對(duì)輸出電容充電，可能會(huì)觸發(fā)FAULT_信號(hào)。

5.3 驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載

當(dāng)連接的設(shè)備通過(guò)電纜連接到USB端口時(shí)，可能會(huì)引入感性負(fù)載。MAX1940可驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，但要避免超過(guò)器件的絕對(duì)最大額定值。若出現(xiàn)嚴(yán)重振鈴，可將MAX1940的輸出鉗位在+6V至 -0.3V之間。

5.4 布局與散熱

布局時(shí)應(yīng)盡量縮短所有走線，減少寄生電感的影響，優(yōu)化開(kāi)關(guān)對(duì)輸出短路情況的響應(yīng)時(shí)間。輸入和輸出電容應(yīng)放置在離器件引腳不超過(guò)5mm的位置，IN_和OUT_應(yīng)通過(guò)短走線連接到電源總線，寬的電源總線平面有助于散熱。

六、總結(jié)

MAX1940是一款功能強(qiáng)大、性能可靠的三重USB開(kāi)關(guān)，具有自動(dòng)復(fù)位和故障消隱功能，能為USB接口提供全面的保護(hù)和靈活的控制。在設(shè)計(jì)USB相關(guān)電路時(shí)，工程師可根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇和使用該器件，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用類似USB開(kāi)關(guān)時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。