如何为MAX15090B/MAX15090C增加反向电流用于集成FET应用的热插拔

MAX15090B/MAX15090C IC提供过压和欠压保护以及电流限制，但不包括反向电流保护。本应用笔记提供了使用这些IC时如何添加反向电流保护的指南。

介绍

MAX15090B/MAX15090C IC是额定电流为12A的集成方案，适用于需要从带电背板上安全插入和拔出电路线卡的热插拔应用。这些器件在单个 2.07mm x 3.53mm WLP 封装中集成了一个热插拔控制器、6mΩ 功率 MOSFET 和一个电子断路器保护。这种集成式小型封装使这些器件成为空间受限设计的理想选择。它们提供过压保护、欠压保护和电流限制，但不包括反向电流保护。当器件被禁用时，有时需要反向电流保护，以防止电流从输出流向输入。本应用笔记介绍了如何增加反向电流保护。

什么是反向电流保护？

限流开关中基本上有两种形式的反向电流保护。反向电流保护的常见形式是当电子保险丝开关断开（禁用）并且输出电压大于输入电压时。图1所示为基本示意图，其中集成开关的典型限流热插拔IC中的反向电流路径没有反向电流保护。当输出端存在电压时，即使内部调整FET被禁用，内部体二极管也会为输入提供电流路径。

图1.反向电流流过体二极管，当V时外> V在（场效应管禁用）。

为什么反向电流不好？考虑输入电源为电池的应用。当开关被禁用时，如果由于某种原因（由于应用电路）输出侧有电源，则有可能将破坏性电流流回电池。另一种情况是，如果输出侧有一个电池备用电源，当主输入电源丢失时，该电源为应用负载提供电流。在这种情况下，不希望电流回流到输入端以耗尽电池，并且有可能提供来自电池的过流放电路径。此外，通过体二极管的电流放电路径也可能具有破坏性。

体二极管两端的功耗表示为P二极管= I反向电流x 二极管压降。根据反向电流的大小，器件内部的功耗会导致不必要的温升，其中产生的热量超过器件的热额定值，从而导致燃烧和器件损坏。

另一种反向电流保护模式不仅可以在禁用电子保险丝时阻止反向电流回流到输入端，还可以在器件使能时提供反向电流保护。在这种情况下，保护元件需要监视 V 之间的差异在和 V外并且，如果电压在 V外相对于 V 变为正在，主调整FET被快速禁用，防止可能损坏调整元件的反向电流。本应用笔记没有试图为MAX15090B/MAX15090C增加额外的电路。Maxim提供MAX17523、MAX17525、MAX17561、MAX17562和MAX17563等IC，在器件使能时提供反向电流保护。

驱动外部场效应管

由于MAX15090B/MAX15090C提供对内部GATE信号的访问，因此可以增加一个额外的NCH MOSFET以形成背靠背至FET配置，以在V电压在到 V外连接路径已禁用。选择FET有几个要求。栅极充电电流为 4.5μA，内部电荷泵产生高于 V 的 4.5V 电压在以增强通过 FET。因此，两个主要的FET要求是IGSS（浇口体泄漏）和V总（千）（栅极阈值电压）。此外，VES2（漏极至源极电压额定值）和 VGSS应考虑（栅极到源电压）额定值。在考虑各种选项时，选择了FDMS8333L。出版的 IGSS为 ±100nA 和 V总（千）栅极门限典型值为1.8V。此外，VES2和 VGSS40V 和 ±20V 的额定值足以确保安全运行。另一个需要考虑的重要参数是 RDS（ON）.因为典型的RDS（ON）= 3.3mΩ 对于该器件，12A 时的典型功耗仅为 0.475W！图2显示了具有反向电流保护功能的成品电路的原理图。

图2.MAX15090B/MAX15090C具有反向电流保护功能。

结论

在某些需要带电流限制的热插拔功能的电路应用中，必须具有反向电流保护。大多数带有集成FET的高电流热插拔不提供反向电流保护！通常，需要具有反向电流保护的更高电流热插拔功能的设计人员只能选择使用热插拔控制器。这种方法需要两个外部FET和一个检流电阻。由于MAX15090B/C IC提供对栅极控制引脚的访问，因此只需增加一个外部FET即可增加反向电流保护。由于MAX15090B/C电流检测为内部，因此无需外部检流电阻，因此进一步节省了空间。

审核编辑：郭婷