MAX14727：双输入双向过压保护器的卓越之选

MAX14727/MAX14728/MAX14731：双输入双向过压保护器的卓越之选

在电子设备的设计中，过压保护是至关重要的一环，它能有效保障设备的稳定运行和使用寿命。今天，我们就来深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX14727/MAX14728/MAX14731双输入双向过压保护器，看看它在电子设计领域能为我们带来哪些惊喜。

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一、概述

MAX14727/MAX14728/MAX14731主要用于保护消费电路免受高达+28VDC的两种正电压故障影响，其内部钳位电路还能抵御高达100V的浪涌。该系列器件会自动选择输入源，其中通道A为主要电源。此外，它具备反向偏置阻断能力，当器件禁用时，输出端电压不会反馈到输入端。同时，还有两个OTG使能引脚（OTG_ENA、OTG_ENB），当输出电压高于输出启动电压时，允许输出电压为相应的输入端供电。

二、关键特性

1. 双输入电源保护

• 宽输入电压范围：可在3V至28V的宽输入电压范围内提供保护，能适应多种不同的电源环境。
• 大电流承载能力：拥有5A的连续电流能力，满足大多数设备的供电需求。
• 低导通电阻：集成了典型值为73mΩ的nMOSFET开关，能有效降低器件两端的电压降，减少功率损耗。

2. 灵活精确的过压锁定（OVLO）设计

• 宽可调OVLO阈值范围：OVLO阈值可在4V至14V之间进行灵活调整，通过可选的外部电阻即可实现，为不同的应用场景提供了更多的设计灵活性。
• OTG功能：OTG使能引脚允许输出为输入供电，方便实现双向供电功能。
• 预设精确的内部OVLO阈值：不同型号的器件预设了精确的内部OVLO阈值，如MAX14727为13.75V ±2%，MAX14728为10V ±2%，MAX14731为5.92V ±2%，确保了过压保护的准确性。

3. 高系统可靠性

• 浪涌免疫能力：能够承受超过100V的浪涌，有效保护设备免受浪涌冲击的损害。
• 软启动功能：可最小化浪涌电流，避免在启动过程中对设备造成过大的电流冲击。
• 启动消抖：内部具有15ms的启动消抖功能，防止在启动时内部FET误开启。
• 热关断保护：当设备出现过载情况时，热关断保护功能会自动启动，防止器件过热损坏。

4. 紧凑封装节省空间

采用30凸点、2.6mm x 2.2mm的晶圆级封装（WLP），大大节省了电路板空间，适合对空间要求较高的应用场景。

三、主要参数

1. 绝对最大额定值

输入电压范围为-0.3V至+30V，输出电压范围为-0.3V至+16V，连续电流为±5A等。需要注意的是，超出绝对最大额定值的应力可能会对器件造成永久性损坏。

2. 电气特性

涵盖了输入启动电压阈值、输入维持电压、输入有效电压阈值等多个参数。例如，输入启动电压阈值典型值为2.65V，最大为3.2V；输入供应电流典型值为230µA，最大为360µA等。这些参数为我们在实际设计中提供了重要的参考依据。

3. 热特性

结到环境的热阻（θJA）为49.38°C/W，当器件工作时，我们可以根据这个热阻参数来评估器件的散热情况，确保其在合适的温度范围内工作。

四、工作模式

1. 自动输入电源路径控制

根据PCON的设置，自动电源路径选择有两种工作模式。在加电时，至少有一个输入要超过启动电压（典型值2.75V），电路才能正常工作。通道A始终具有优先级，只有当通道B是唯一可用输入，或者通道B有效（>4.1V，典型值）且通道A无效（<4.1V，典型值）时，通道B才会接管。

• 当PCON = 0时，输入源切换时有8ms（典型值）的先断后通时间，并且在关闭期间有100mA（典型值）的主动放电。INAOK和INBOK在相应输入电压高于维持电压（典型值1.9V）且低于OVLOA、OVLOB阈值时置位。
• 当PCON = 1时，若通道B有效时检测到通道A有效，通道B关闭，通道A快速开启，且软启动电流更大；若通道A无效而通道B仍有效，通道B立即开启，无需消抖时间，同样使用更高的软启动电流。INAOK和INBOK在相应输入电压高于有效电压（典型值4.1V）且低于OVLOA、OVLOB阈值时置位。

2. 软启动

为了最小化浪涌电流，器件具备软启动功能，当INAOK和INBOK置位时开始，典型持续时间为15ms。

3. 过压锁定（OVLOA、OVLOB）

将OVLOA、OVLOB连接到地，可使用内部OVLO比较器和内部设置的OVLO值。当输入电压超过过压锁定阈值时，输出与输入断开，INAOK和INBOK置位；当输入电压降至阈值以下时，消抖时间开始计数，计数结束后输出跟随输入，INAOK和INBOK重新置位。

4. 反向偏置阻断

当输入电压低于输入启动电压且OTG_ENA和OTG_ENB为低电平时，输入与输出之间的开关断开，两个串联开关的背对背二极管可阻断反向偏置，防止输出电压反馈到输入。

5. OTG使能

OTG_ENA和OTG_ENB可用于开启开关，使输出在电压高于启动电压（典型值2.75V）时为输入供电。当OTG_ENA或OTG_ENB为高电平时，INAOK和INBOK置位；在OTG操作期间，若输入电压超过OVLOA、OVLOB，OVP开关关闭。

6. 热关断保护

当结温超过150°C（典型值）时，内部FET关闭；温度下降约20°C（典型值）后，器件恢复正常工作。

五、应用与注意事项

1. 应用场景

适用于智能手机、平板电脑、电子阅读器等便携式设备，为这些设备提供可靠的过压保护。

2. 设计注意事项

• 输入旁路电容：大多数应用中，应使用0.1µF陶瓷电容将INA和INB尽可能靠近器件旁路到地。若电源因长引线存在显著电感，要注意防止LC谐振电路引起的过冲，并通过钳位过冲提供保护。
• 输出电容：缓慢的开启时间提供了软启动功能，允许器件对高达1000µF的输出电容充电而不会因过流情况关闭。当PCON = 0时，在通道B切换到通道A期间，输出会主动放电。输入电缆的电感和小的输入电容（0.1µF）可能导致输入电压下降，触发切换回通道B和输出锁存关闭。因此，建议对于1m的充电电缆，输出电容值不超过33µF。

六、总结

MAX14727/MAX14728/MAX14731双输入双向过压保护器凭借其丰富的功能特性、出色的电气性能和紧凑的封装设计，为电子设备的过压保护提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，我们可以根据具体的应用需求，结合其参数和工作模式，合理选择和使用这些器件，以提高设备的可靠性和稳定性。大家在使用过程中有没有遇到过类似器件的一些特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。