探索MAX20323系列：USB Type - C CC引脚过压保护的理想之选

在电子设备设计中，USB Type - C接口因具备高速数据传输、大电流充电等诸多优势，得到了广泛应用。然而，CC引脚的过压问题可能会对设备造成损害，因此过压保护至关重要。今天，我们就来深入了解一下Maxim Integrated推出的MAX20323/MAX20323A/MAX20323B/MAX20323C/MAX20323D/MAX20323E/MAX20323F系列USB Type - C CC引脚过压保护器。

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产品概述

MAX20323系列过压保护器具有内部过压阈值和浪涌保护功能，能够在过压时关闭开关，防止USB Type - C CC/SBU引脚受损。该系列产品有两个通道开关，导通电阻典型值为0.27Ω，当输入电压低于过压阈值时开关导通。若某一通道超过过压阈值，相应开关将关闭，并由输入（CC1_I/CC2_I）提供精确的上拉电流输出（CC1_O/CC2_O），不过MAX20323F没有上拉电流功能。

产品采用12凸点（间距0.4mm，尺寸1.7mm x 1.32mm）WLP封装，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C。

主要特性与优势

灵活的系统设计

• 宽工作电源电压范围：2.5V至5.5V的工作电源电压范围，能适应多种不同的电源环境，为系统设计提供了更大的灵活性。
• 低导通电阻开关：每个通道集成270mΩ（典型值）的开关，具备1A的连续电流能力，可有效降低功耗，提高系统效率。
• 低电源电流：当CC输入低于过压阈值时，电源电流典型值仅为20µA，有助于降低系统功耗，延长设备续航时间。
• 精确的上拉电流：除MAX20323F外，当CC输入超过过压阈值时，能为CC输出提供精确的上拉电流，保证信号的稳定传输。

可靠的保护

• 精确的过压锁定阈值：过压锁定（OVLO）阈值为5.75V±0.2V，能精准地检测过压情况，及时采取保护措施。
• 高浪涌抗扰度：MAX20323/A/B的浪涌抗扰度可达80V，MAX20323C/MAX20323D/MAX20323E/MAX20323F的直流耐受电压可达20.5V，能有效抵御各种浪涌冲击。
• 超快关断响应：开关关断响应时间典型值为100ns，可在瞬间切断过压通道，保护设备免受损害。
• 热关断保护：当结温超过135°C（典型值）时，开关会自动关闭，待温度下降约20°C后再次开启，避免设备因过热损坏。

节省空间

采用12凸点、0.4mm间距、1.7mm x 1.32mm的WLP封装，体积小巧，能有效节省电路板空间，适合对空间要求较高的设备。

电气特性

电源相关特性

• 工作电压：VENCC范围为2.5V至5.5V，确保在不同电源条件下稳定工作。
• 电源电流：当VCC1_I = VCC2_I = 0V时，电源电流典型值为20µA；当VCC1_I = VCC2_I = 9V（MAX20323、MAX20323D）时，电源电流为140 - 170µA。
• 上电复位：VPOR_R/F在VENCC上升和下降时为2.1 - 2.5V，VPOR_H滞回为23mV。

CC输入输出特性

• 导通电阻：IOUT = 0.1A时，导通电阻典型值为270mΩ，最大值为500mΩ。
• 过压锁定阈值：VCC1_I、VCC2_I上升时，VOVLO_R为5.55 - 5.95V；下降时，VOVLO_F为5.5V；VOVLO_H滞回为50mV。
• 输入阻抗：CC1_I、CC2_I上电时，RCC_I在VCC1_I、VCC2_I = 5.5V时为1MΩ。
• 电流源特性：不同型号的产品具有不同的上拉电流值，如MAX20323/MAX20323D为180µA，MAX20323A/MAX20323C为330µA，MAX20323B/MAX20323E为80µA。
• 电流源电压钳位：CC1_O、CC2_O开路，CLOAD ≤ 1nF（MAX20323F除外）时，VCLP_ISRC为5.5 - 6V。

定时特性

• 开关导通时间：tON_SW典型值为90µs。
• 开关关断时间：tOFF_SW典型值为0.1µs。
• 电流源导通时间：tCC_ISRC_ON典型值为150µs。
• 电流源关断时间：tCC_ISRC_OFF典型值为2µs。

热保护特性

热关断温度TSHDWN_R典型值为135°C，滞回TSHDWN_H典型值为20°C。

ESD保护特性

• CC1_I、CC2_I的IEC 61000 - 4 - 2接触放电为±8kV，空气间隙放电为±15kV，人体模型为±20kV；其他引脚人体模型为±2kV。

详细工作原理

开关工作机制

该系列产品在CC输入和CC输出之间采用270mΩ（典型值）的背对背开关。当相应的CC输入低于过压阈值时，开关导通；当超过过压阈值时，开关关闭。

过压锁定

当CC1_I/CC2_I低于过压阈值（VOVLO_R）时，通向CC1_O/CC2_O的开关开启；当超过阈值时，开关关闭，并启用从CC1_I/CC2_I到CC1_O/CC2_O的上拉电流。

输入电压钳位

当VENCC低于上电复位阈值时，CC1_I和CC2_I上的钳位电阻RD启用；当VENCC高于该阈值时，RD禁用。不过MAX20323F没有输入电压钳位功能。

热关断

热关断电路可防止设备过热。当结温超过135°C（典型值）时，开关关闭；温度下降约20°C后，开关再次开启。

应用信息

浪涌保护

MAX20323/MAX20323A/MAX20323B具有高达13.5V的直流耐受能力和80V的浪涌保护能力；MAX20323C/MAX20323D/MAX20323E/MAX20323F的直流耐受电压可达20.5V。

静电放电（ESD）保护

所有引脚都集成了ESD保护结构，能有效抵御高达±2kV（人体模型）的静电放电。CC1_I、CC2_I更能承受±20kV（人体模型）、±15kV（IEC 61000 - 4 - 2空气间隙放电）和±8kV（IEC 61000 - 4 - 2接触放电）的ESD冲击，且ESD事件后设备能继续正常工作，不会出现闩锁现象。

选型信息

该系列产品有多种型号可供选择，不同型号的主要区别在于直流CC输入绝对最大值和上拉电流。例如，MAX20323ENC + T的直流CC输入绝对最大值为13.5V，上拉电流为180µA；MAX20323CENC + T的直流CC输入绝对最大值为20.5V，上拉电流为330µA。工程师可根据具体应用需求进行选型。

总结

MAX20323系列USB Type - C CC引脚过压保护器以其灵活的系统设计、可靠的保护功能和节省空间的封装，为电子设备的USB Type - C接口提供了全面的过压保护解决方案。无论是智能手机、平板电脑，还是工业PC等设备，都能从该系列产品中受益。在实际设计中，工程师们可以根据具体的应用场景和需求，合理选择合适的型号，确保设备的稳定运行。大家在使用该系列产品时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。