MAX17561：高精度可调过压过流保护器

MAX17561/MAX17562/MAX17563：高精度可调过压过流保护器

在电子设备的设计中，对电源的保护至关重要，特别是在面对过压、过流、反向电流等异常情况时，一款性能优良的保护器件能有效提升系统的稳定性和可靠性。今天，我们就来详细探讨一下Maxim Integrated推出的MAX17561/MAX17562/MAX17563系列可调过压过流保护器。

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一、产品概述

MAX17561/MAX17562/MAX17563是专门为保护系统免受高达±40V的正、负输入电压故障影响而设计的。这些器件具有低导通电阻（典型值为100mΩ）的FET，可调过压保护范围在6V至36V之间，可调欠压保护范围在4.5V至24V之间。此外，它们还具备可编程的电流限制保护功能，最大可达4.2A，并且拥有反向电流和热关断保护特性。该系列IC采用小型14引脚TSSOP封装（5mm x 6.5mm），工作温度范围为-40°C至+125°C。

二、产品优势与特性

（一）增强工业电源保护

1. 宽输入电源范围：支持+4.5V至+36V的输入电压，同时能耐受-36V的负输入电压，适应多种复杂的电源环境。
2. 低导通电阻：典型值为100mΩ的低导通电阻FET，可降低功耗，提高电源效率。
3. 反向电流控制：具备反向电流阻断功能，能有效防止反向电流对系统造成损害。
4. 热过载保护：当芯片结温超过150°C时，会自动进入热关断状态，待温度下降约30°C后恢复正常工作，保障芯片在高温环境下的可靠性。
5. 宽温度范围：-40°C至+125°C的工作温度范围，适用于各种工业和恶劣环境。

（二）灵活的设计选项

1. 可调阈值：过压锁定（OVLO）和欠压锁定（UVLO）阈值可通过外部电阻进行调整，满足不同应用场景的需求。工厂预设的内部OVLO阈值为33V（典型值），UVLO阈值为19.2V（典型值）。
2. 可编程电流限制：电流限制范围为0.7A至4.2A，精度可达±15%，可根据实际负载需求进行灵活设置。
3. 双使能输入：EN和高压使能HVEN两个独立的使能输入引脚，方便进行开关控制和故障复位。
4. 节省空间：采用14引脚、5mm x 6.5mm的TSSOP封装，适合对空间要求较高的应用。

三、应用领域

该系列器件广泛应用于工业设备、消费电子、海洋设备以及电池供电应用等领域。在工业设备中，可保护系统免受电源波动和故障的影响；在消费电子中，能提高产品的稳定性和安全性；在海洋设备中，适应恶劣的海洋环境；在电池供电应用中，延长电池使用寿命。

四、电气特性

（一）输入输出特性

输入电压范围为4.5V至36V，关机输入电流典型值为9μA，关机输出电流最大值为4μA，反向输入电流在-40V输入时为-10μA。

（二）过压欠压保护特性

内部过压跳闸电平典型值为33V，欠压跳闸电平典型值为19.2V，过压锁定迟滞为典型OVLO的3%。外部OVLO调整范围为6V至36V，UVLO调整范围为4.5V至24V。

（三）FET特性

内部FET导通电阻典型值为100mΩ，电流限制调整范围为0.7A至4.2A，精度为±15%。

（四）其他特性

FLAG断言压降阈值为560mV，反向电流阻断阈值为55mV，响应时间为0.9μs，反向阻断泄漏电流最大值为2.0mA。

五、工作模式与功能详解

（一）可编程电流限制

通过连接SETI引脚到地的电阻来设置电流限制阈值。当输出电流达到阈值并持续超过消隐时间tBLANK时，不同型号的器件会有不同的响应：

1. MAX17561：进入自动重试模式，消隐时间tBLANK典型值为20.7ms，重试时间tRETRY典型值为600ms。在重试期间，FET关断，可有效降低系统功耗。平均输出电流可通过公式(LOAD =I{LIM}left[frac{t{BLANK }}{t{BLANK }+t{RETRY }}right])计算，以典型值计算，占空比为3.3%，可节省96.7%的功率。
2. MAX17562：锁断模式，当过流情况持续超过消隐时间后，开关锁断，需通过控制逻辑EN或HVEN或输入电压循环来复位。
3. MAX17563：连续电流限制模式，持续将输出电流限制在设定值。

（二）反向电流阻断

当输出电压高于输入电压且差值超过反向电流阻断阈值时，器件会迅速响应，阻断反向电流，响应时间仅为0.9μs，有效保护系统。

（三）热关断保护

当芯片结温超过150°C时，器件进入热关断状态，FLAG引脚拉低。除MAX17562保持锁断外，其他型号待温度下降约30°C后恢复正常工作。

（四）欠压锁定（UVLO）和过压锁定（OVLO）

当UVLO或OVLO引脚电压低于外部选择电压时，使用预设的阈值。可通过外部电阻调整阈值，计算公式分别为(V{U V L O}=V{B G} timesleft[1+frac{R 1}{R 2}right])和(V{OVLO }=V{BG} timesleft[1+frac{R 3}{R 4}right])。

（五）开关控制

通过HVEN和EN两个独立的使能输入引脚控制开关状态，具体状态如下表所示：	HVEN	EN	开关状态
0	0	导通
1	0	关断
0	1	导通
1	1	导通

（六）输入去抖保护

当输入电压高于UVLO阈值且持续时间超过去抖时间tDEB（典型值为16.7ms）时，内部FET导通，适用于电源启动时EN或HVEN信号存在的应用场景。

六、应用注意事项

（一）设置电流限制

通过SETI引脚到地的电阻设置电流限制，计算公式为(R{SETI }(k Omega)=frac{11500}{I{LIM}(mA)})。

（二）输入旁路电容

IN引脚到地需连接至少0.47μF的电容，以限制瞬间输出短路时的输入电压下降。电容值越大，输入电压下冲越小。

（三）热插拔输入

在热插拔应用中，为防止寄生电缆电感和输入电容引起的过冲和振铃，建议使用能将浪涌限制在最大40V的瞬态电压抑制器（TVS），并靠近输入端子放置。

（四）输入短路保护

为防止输入短路时的大反向电流损坏器件，可在输入串联额外的电感。

（五）输出旁路电容

OUT引脚到地需连接1μF的陶瓷电容，以保证在全温度范围和可编程电流限制范围内的稳定运行。可通过公式(C{MAX }(mu F)=frac{I{LIM}(mA) × t{BLANK(MIN)}(ms)}{V{IN}(V)})计算最大电容负载。

（六）输出续流二极管

在有电感负载或长电缆的应用中，建议在OUT端子和地之间连接肖特基二极管，以防止短路时的电感反冲产生负尖峰。

（七）布局和散热

为优化开关对输出短路的响应时间，应尽量缩短所有走线，减少寄生电感的影响。输入和输出电容应尽量靠近器件放置（不超过5mm），IN和OUT引脚应使用宽而短的走线连接到电源总线。

七、总结

MAX17561/MAX17562/MAX17563系列可调过压过流保护器具有宽输入范围、低导通电阻、灵活的阈值调整和多种保护功能等优点，适用于各种对电源保护要求较高的应用场景。在设计过程中，合理应用其特性并注意相关的应用事项，能有效提高系统的可靠性和稳定性。大家在实际应用中，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。