高可靠性冗余電源的理想選擇：MAX8535/MAX8536/MAX8585 ORing MOSFET控制器

作為電子工程師，在設(shè)計(jì)高可靠性系統(tǒng)時(shí)，冗余電源的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一環(huán)。今天，我要和大家深入探討的是Maxim公司推出的三款ORing MOSFET控制器——MAX8535、MAX8536和MAX8585。它們?cè)谌哂嚯娫丛O(shè)計(jì)中展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢。

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產(chǎn)品概述

在很多關(guān)鍵負(fù)載的應(yīng)用場景中，為了提高系統(tǒng)的可靠性，通常會(huì)采用并聯(lián)連接的冗余電源。MAX8535、MAX8536和MAX8585就是為這類場景量身定制的高集成度、低成本MOSFET控制器，它們能為高可靠性系統(tǒng)提供隔離和冗余電源功能。

• 適用電壓系統(tǒng)：MAX8535和MAX8585適用于12V系統(tǒng)，內(nèi)部集成了電荷泵，可將n溝道導(dǎo)通元件的柵極驅(qū)動(dòng)至VCC + 10V；MAX8536則適用于3.3V和5V系統(tǒng)，電荷泵輸出為VCC + 5V。
• 啟動(dòng)與監(jiān)控機(jī)制：啟動(dòng)時(shí)，這三款控制器會(huì)監(jiān)測外部MOSFET兩端的電壓降。當(dāng)VCC接近或超過總線電壓時(shí)，MOSFET導(dǎo)通。此外，它們具有一個(gè)兩用的TIMER輸入引腳，通過連接一個(gè)從TIMER到地的外部電阻，可以設(shè)置外部MOSFET的導(dǎo)通速度，也可以將其作為邏輯使能引腳。設(shè)備開啟后，會(huì)持續(xù)監(jiān)測負(fù)載，提供過壓、欠壓和反向電流保護(hù)。

產(chǎn)品特性

高效的ORing功能

傳統(tǒng)的ORing二極管存在功耗和反向漏電流的問題，而MAX8535/MAX8536/MAX8585采用MOSFET進(jìn)行ORing操作，有效消除了這些弊端，同時(shí)為高可靠系統(tǒng)提供了N + 1冗余電源能力。并且，它們能夠在小于1μs的時(shí)間內(nèi)將故障電源與輸出總線隔離，快速響應(yīng)故障，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

豐富的保護(hù)功能

• 過壓和欠壓保護(hù)：過壓和欠壓故障閾值可調(diào)節(jié)，也可以選擇禁用。通過在CS和地之間連接一個(gè)電阻分壓器到OVP輸入引腳，可以設(shè)置過壓閾值；在VCC和地之間連接電阻分壓器到UVP輸入引腳，可設(shè)置欠壓閾值。
• 反向電流保護(hù)：具備反向電流檢測功能。在MAX8535和MAX8536中，經(jīng)過500ms（典型值）的啟動(dòng)消隱時(shí)間后，如果檢測到反向電流，會(huì)關(guān)閉外部MOSFET并鎖定故障；MAX8585則不會(huì)鎖定此故障。

  靈活的可編程特性

• 可編程軟啟動(dòng)：通過調(diào)節(jié)TIMER引腳連接的電阻，可以設(shè)置電荷泵的工作頻率，從而實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能。降低電荷泵頻率可以增加反向電流啟動(dòng)消隱時(shí)間。
• 邏輯使能輸入：TIMER引腳還可以作為邏輯使能引腳使用。當(dāng)TIMER引腳被拉低（<0.5V）時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)被禁用；當(dāng)拉高（>1.25V）時(shí)，電荷泵以550kHz的最大頻率工作。

  緊湊的封裝設(shè)計(jì)

  三款設(shè)備均采用節(jié)省空間的8引腳μMAX封裝，并且在-40°C至+85°C的擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)都有良好的性能表現(xiàn)，適用于各種復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。

參數(shù)解讀

絕對(duì)最大額定值

在使用這些控制器時(shí)，必須嚴(yán)格遵守絕對(duì)最大額定值，否則可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性損壞。例如，MAX8535/MAX8535A/MAX8585的GATE到GND電壓范圍為-0.3V至+28V，VCC到GND為-0.3V至+18V等。

電氣特性

文檔中詳細(xì)列出了不同條件下的電氣參數(shù)，如VCC電源電流、電荷泵電壓、TIMER引腳特性、FAULT輸出特性、GATE驅(qū)動(dòng)特性以及電流檢測閾值等。這些參數(shù)對(duì)于我們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)中進(jìn)行電路分析和元件選型非常關(guān)鍵。例如，我們可以根據(jù)VCC輸入電壓范圍來選擇合適的電源，根據(jù)GATE驅(qū)動(dòng)電流來確定MOSFET的驅(qū)動(dòng)能力。

引腳功能與應(yīng)用設(shè)計(jì)

引腳功能

應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

• 定時(shí)器電阻選擇：根據(jù)公式(Frequency =5 timesleft(100 mu A-frac{1.25 V}{R_{TIMER }}right) kHz / mu A)來確定連接在TIMER和地之間的電阻值，以設(shè)置內(nèi)部電荷泵的工作頻率。
• 柵極電容和電阻選擇：通常外部MOSFET的柵極電容足以作為儲(chǔ)能電容，但如果MOSFET與控制器距離較遠(yuǎn)，需要在GATE和地之間放置一個(gè)0.01μF的旁路電容。若需要較慢的導(dǎo)通時(shí)間，可以在GATE和地之間添加一個(gè)小電容，并在GATE和MOSFET柵極之間串聯(lián)一個(gè)電阻。
• MOSFET選擇：這三款控制器驅(qū)動(dòng)n溝道MOSFET，MOSFET的RDS(ON)是關(guān)鍵參數(shù)。選擇低RDS(ON)的MOSFET可以在檢測到反向電流和正向電流條件之前允許更多的電流通過。
• 布局指南：在PCB布局時(shí)，要盡量縮短所有走線長度，增加高電流走線的寬度，以減少寄生電感的影響。同時(shí)，要對(duì)VCC和CS進(jìn)行旁路處理，縮短連接UVP和OVP的走線長度，并采用Kelvin連接方式將VCC和CS連接到外部MOSFET。

典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，包括12V/20A輸出有OVP和UVP保護(hù)、3.3V或5V/20A輸出有OVP和UVP保護(hù)、12V/20A輸出無OVP和UVP保護(hù)以及N + 1冗余電源系統(tǒng)連接等電路。這些電路為我們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)中提供了很好的參考，我們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行選擇和修改。

總之，MAX8535/MAX8536/MAX8585 ORing MOSFET控制器以其高效的性能、豐富的功能和靈活的設(shè)計(jì)特性，成為了冗余電源設(shè)計(jì)中的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的系統(tǒng)要求，合理選擇和使用這些控制器，以確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。大家在使用過程中有遇到什么問題或者有更好的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，歡迎一起交流討論！