MAX15090/MAX15090A：2.7V - 18V、12A热插拔解决方案

在电子设备的设计中，热插拔功能是一项关键特性，它允许在不中断系统运行的情况下安全地插入和移除电路线卡。今天要给大家介绍的MAX15090/MAX15090A集成电路，就是专门为热插拔应用设计的集成解决方案。

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一、产品概述

MAX15090/MAX15090A是适用于热插拔应用的集成电路，能确保电路线卡在带电背板上安全插入和移除。它将热插拔控制器、6mΩ功率MOSFET和电子断路器保护集成在一个封装中，还集成了精确的电流检测电路，可提供220μA/A的比例输出电流，适用于2.7V至18V的电源电压保护。

二、产品特性与优势

（一）集成化设计

集成了6mΩ（典型值）的内部功率MOSFET，大大减少了刀片服务器和其他空间受限设计的解决方案尺寸。同时具备过压保护、电源良好和故障输出、可编程欠压锁定等功能，还能在无需外部RSENSE的情况下实现电流报告，并提供热保护。

（二）灵活性高

工作电压范围为2.7V至18V，可调节断路器电流/电流限制阈值，具备可编程的压摆率控制、可变速度断路器响应，还有锁存或自动重试选项，能适用于各种独特的设计。

（三）安全可靠

最大负载电流能力达12A，断路器阈值精度为±10%，启动时通过折返电流限制调节浪涌电流，实现di/dt控制，还具备输入到输出短路检测功能，确保准确、强大的保护。

三、电气特性

（一）电源参数

• 工作范围：VCC和IN的工作范围均为2.7V至18V。
• 电源电流：VIN = 3V时，VCC电源电流典型值为0.5mA；不同RCB值下，IN电源电流有所不同。
• 欠压锁定：VCC默认欠压锁定阈值典型值为2.5V，滞回电压为0.1V。
• 调节器电压：REG调节器电压在无负载且VCC > 4V时，典型值为3.35V。

（二）电流限制

• 断路器精度：不同RCB值对应不同的断路器电流阈值，且精度偏差在±10%以内。
• 响应时间：慢比较器响应时间与过流情况有关，过流越大响应越快；快比较器响应时间为200ns。

（三）其他参数

• 启动时间：启动最大持续时间典型值为48ms。
• 自动重启延迟：自动重启延迟时间为3.2s。
• MOSFET参数：总导通电阻在不同温度下有所变化，GATE充电电流典型值为5.7μA。

四、工作原理与功能

（一）使能逻辑与欠压/过压锁定

当VCC电源高于VUVLO阈值，且VUV高于1.23V、VOV低于1.23V时，设备开启输出；反之则关闭输出。可通过外部电阻分压器灵活设置欠压/过压锁定阈值。

（二）启动过程

设备输出使能后，以约10V/ms的默认压摆率向负载供电，同时限制浪涌电流。可通过连接到GATE引脚的外部电容编程压摆率，启动时折返电流限制保护内部MOSFET。当OUT电压高于预充电阈值（0.9 × VIN）且（VGATE - VOUT）> 3V时，启动完成，进入正常运行模式，电源良好输出（PG）在启动成功完成16ms后变为高阻态。

（三）故障保护

采用VariableSpeed/BiLevel故障保护，通过不同阈值和响应时间的比较器监测负载电流。故障发生时，MAX15090A进入自动重试模式，MAX15090则锁存关闭。

（四）使能输入（EN）

启动成功且电源良好输出有效后，EN输入需在tDLY延迟内拉低至少1ms，否则设备将关闭内部MOSFET。可通过连接在CDLY和GND之间的电容设置超时延迟。

（五）电荷泵

集成电荷泵为内部功率MOSFET提供栅极驱动电压，启动时以固定的5.7μA电流驱动MOSFET栅极，可通过连接外部电容控制输出压摆率。

（六）断路器比较器与电流限制

通过CB和GND之间的外部电阻设置断路器阈值，负载电流超过阈值一定时间后触发保护。同时具备灾难性短路保护功能。

（七）自动重试和锁存关闭故障管理

故障发生时，设备关闭内部MOSFET。MAX15090A在tRESTART时间延迟后自动重试，MAX15090则锁存关闭，直到使能逻辑循环关闭和开启。

（八）故障状态输出（FAULT）

FAULT为开漏输出，电流限制或过热故障关机时拉低，直到下一个启动周期。

（九）电源良好（PG）延迟

PG为开漏输出，在tPG延迟后有效，表明OUT电压达到（0.9 × VIN）且（VGATE - VOUT）> 3V。

（十）内部调节器输出（REG）

REG输出3.3V电压，为设备内部电路块供电，除连接到EN的大于50kΩ电阻外，不得外部加载。

（十一）电流报告输出（ISENSE）

ISENSE引脚输出与负载电流成比例的电流，工厂校准的电流比为220μA/A，通过连接电阻可产生缩放电压，用于提供数字化电流信息。

（十二）热保护

当结温超过+150°C（典型值）时，设备进入热关断模式，结温下降20°C（典型值）后恢复。

（十三）输入到输出短路保护

启动时检查输入到输出短路故障，根据OUT电压情况采取不同措施。

五、应用信息

（一）设置欠压阈值

可通过电阻分压器从IN到UV、OV和GND设置欠压锁定阈值，计算公式为(R1 = (frac{V{IN}}{V{UV_{-}TH}} - 1) × (R2 + R3))。

（二）设置过压阈值

同样通过电阻分压器设置过压锁定阈值，计算公式为((R1 + R2) = (frac{V{IN}}{V{OV_{-}TH}} - 1) × R3)。

（三）晶圆级封装（WLP）应用信息

如需了解WLP的最新应用细节，可参考应用笔记1891。

六、总结

MAX15090/MAX15090A凭借其集成化设计、高灵活性和可靠的安全保护特性，为热插拔应用提供了优秀的解决方案。在实际设计中，电子工程师可以根据具体需求合理利用其各项功能，提高系统的性能和可靠性。大家在使用过程中有没有遇到过类似产品的应用难题呢？欢迎在评论区分享交流。