MAX15090/MAX15090A：2.7V - 18V、12A熱插拔解決方案

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，熱插拔功能是一項(xiàng)關(guān)鍵特性，它允許在不中斷系統(tǒng)運(yùn)行的情況下安全地插入和移除電路線卡。今天要給大家介紹的MAX15090/MAX15090A集成電路，就是專門為熱插拔應(yīng)用設(shè)計(jì)的集成解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

MAX15090/MAX15090A是適用于熱插拔應(yīng)用的集成電路，能確保電路線卡在帶電背板上安全插入和移除。它將熱插拔控制器、6mΩ功率MOSFET和電子斷路器保護(hù)集成在一個(gè)封裝中，還集成了精確的電流檢測(cè)電路，可提供220μA/A的比例輸出電流，適用于2.7V至18V的電源電壓保護(hù)。

二、產(chǎn)品特性與優(yōu)勢(shì)

（一）集成化設(shè)計(jì)

集成了6mΩ（典型值）的內(nèi)部功率MOSFET，大大減少了刀片服務(wù)器和其他空間受限設(shè)計(jì)的解決方案尺寸。同時(shí)具備過壓保護(hù)、電源良好和故障輸出、可編程欠壓鎖定等功能，還能在無需外部RSENSE的情況下實(shí)現(xiàn)電流報(bào)告，并提供熱保護(hù)。

（二）靈活性高

工作電壓范圍為2.7V至18V，可調(diào)節(jié)斷路器電流/電流限制閾值，具備可編程的壓擺率控制、可變速度斷路器響應(yīng)，還有鎖存或自動(dòng)重試選項(xiàng)，能適用于各種獨(dú)特的設(shè)計(jì)。

（三）安全可靠

最大負(fù)載電流能力達(dá)12A，斷路器閾值精度為±10%，啟動(dòng)時(shí)通過折返電流限制調(diào)節(jié)浪涌電流，實(shí)現(xiàn)di/dt控制，還具備輸入到輸出短路檢測(cè)功能，確保準(zhǔn)確、強(qiáng)大的保護(hù)。

三、電氣特性

（一）電源參數(shù)

• 工作范圍：VCC和IN的工作范圍均為2.7V至18V。
• 電源電流：VIN = 3V時(shí)，VCC電源電流典型值為0.5mA；不同RCB值下，IN電源電流有所不同。
• 欠壓鎖定：VCC默認(rèn)欠壓鎖定閾值典型值為2.5V，滯回電壓為0.1V。
• 調(diào)節(jié)器電壓：REG調(diào)節(jié)器電壓在無負(fù)載且VCC > 4V時(shí)，典型值為3.35V。

（二）電流限制

• 斷路器精度：不同RCB值對(duì)應(yīng)不同的斷路器電流閾值，且精度偏差在±10%以內(nèi)。
• 響應(yīng)時(shí)間：慢比較器響應(yīng)時(shí)間與過流情況有關(guān)，過流越大響應(yīng)越快；快比較器響應(yīng)時(shí)間為200ns。

（三）其他參數(shù)

• 啟動(dòng)時(shí)間：啟動(dòng)最大持續(xù)時(shí)間典型值為48ms。
• 自動(dòng)重啟延遲：自動(dòng)重啟延遲時(shí)間為3.2s。
• MOSFET參數(shù)：總導(dǎo)通電阻在不同溫度下有所變化，GATE充電電流典型值為5.7μA。

四、工作原理與功能

（一）使能邏輯與欠壓/過壓鎖定

當(dāng)VCC電源高于VUVLO閾值，且VUV高于1.23V、VOV低于1.23V時(shí)，設(shè)備開啟輸出；反之則關(guān)閉輸出?？赏ㄟ^外部電阻分壓器靈活設(shè)置欠壓/過壓鎖定閾值。

（二）啟動(dòng)過程

設(shè)備輸出使能后，以約10V/ms的默認(rèn)壓擺率向負(fù)載供電，同時(shí)限制浪涌電流。可通過連接到GATE引腳的外部電容編程壓擺率，啟動(dòng)時(shí)折返電流限制保護(hù)內(nèi)部MOSFET。當(dāng)OUT電壓高于預(yù)充電閾值（0.9 × VIN）且（VGATE - VOUT）> 3V時(shí)，啟動(dòng)完成，進(jìn)入正常運(yùn)行模式，電源良好輸出（PG）在啟動(dòng)成功完成16ms后變?yōu)楦咦钁B(tài)。

（三）故障保護(hù)

采用VariableSpeed/BiLevel故障保護(hù)，通過不同閾值和響應(yīng)時(shí)間的比較器監(jiān)測(cè)負(fù)載電流。故障發(fā)生時(shí)，MAX15090A進(jìn)入自動(dòng)重試模式，MAX15090則鎖存關(guān)閉。

（四）使能輸入（EN）

啟動(dòng)成功且電源良好輸出有效后，EN輸入需在tDLY延遲內(nèi)拉低至少1ms，否則設(shè)備將關(guān)閉內(nèi)部MOSFET。可通過連接在CDLY和GND之間的電容設(shè)置超時(shí)延遲。

（五）電荷泵

集成電荷泵為內(nèi)部功率MOSFET提供柵極驅(qū)動(dòng)電壓，啟動(dòng)時(shí)以固定的5.7μA電流驅(qū)動(dòng)MOSFET柵極，可通過連接外部電容控制輸出壓擺率。

（六）斷路器比較器與電流限制

通過CB和GND之間的外部電阻設(shè)置斷路器閾值，負(fù)載電流超過閾值一定時(shí)間后觸發(fā)保護(hù)。同時(shí)具備災(zāi)難性短路保護(hù)功能。

（七）自動(dòng)重試和鎖存關(guān)閉故障管理

故障發(fā)生時(shí)，設(shè)備關(guān)閉內(nèi)部MOSFET。MAX15090A在tRESTART時(shí)間延遲后自動(dòng)重試，MAX15090則鎖存關(guān)閉，直到使能邏輯循環(huán)關(guān)閉和開啟。

（八）故障狀態(tài)輸出（FAULT）

FAULT為開漏輸出，電流限制或過熱故障關(guān)機(jī)時(shí)拉低，直到下一個(gè)啟動(dòng)周期。

（九）電源良好（PG）延遲

PG為開漏輸出，在tPG延遲后有效，表明OUT電壓達(dá)到（0.9 × VIN）且（VGATE - VOUT）> 3V。

（十）內(nèi)部調(diào)節(jié)器輸出（REG）

REG輸出3.3V電壓，為設(shè)備內(nèi)部電路塊供電，除連接到EN的大于50kΩ電阻外，不得外部加載。

（十一）電流報(bào)告輸出（ISENSE）

ISENSE引腳輸出與負(fù)載電流成比例的電流，工廠校準(zhǔn)的電流比為220μA/A，通過連接電阻可產(chǎn)生縮放電壓，用于提供數(shù)字化電流信息。

（十二）熱保護(hù)

當(dāng)結(jié)溫超過+150°C（典型值）時(shí)，設(shè)備進(jìn)入熱關(guān)斷模式，結(jié)溫下降20°C（典型值）后恢復(fù)。

（十三）輸入到輸出短路保護(hù)

啟動(dòng)時(shí)檢查輸入到輸出短路故障，根據(jù)OUT電壓情況采取不同措施。

五、應(yīng)用信息

（一）設(shè)置欠壓閾值

可通過電阻分壓器從IN到UV、OV和GND設(shè)置欠壓鎖定閾值，計(jì)算公式為(R1 = (frac{V{IN}}{V{UV_{-}TH}} - 1) × (R2 + R3))。

（二）設(shè)置過壓閾值

同樣通過電阻分壓器設(shè)置過壓鎖定閾值，計(jì)算公式為((R1 + R2) = (frac{V{IN}}{V{OV_{-}TH}} - 1) × R3)。

（三）晶圓級(jí)封裝（WLP）應(yīng)用信息

如需了解WLP的最新應(yīng)用細(xì)節(jié)，可參考應(yīng)用筆記1891。

六、總結(jié)

MAX15090/MAX15090A憑借其集成化設(shè)計(jì)、高靈活性和可靠的安全保護(hù)特性，為熱插拔應(yīng)用提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師可以根據(jù)具體需求合理利用其各項(xiàng)功能，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。大家在使用過程中有沒有遇到過類似產(chǎn)品的應(yīng)用難題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。