電子工程師視角：MAX1693/(MAX1693H)/MAX1694 USB電流限制開(kāi)關(guān)解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，USB接口的應(yīng)用極為廣泛，而保障USB端口的安全與穩(wěn)定是至關(guān)重要的。今天我們就來(lái)深入探討一下Maxim公司的MAX1693/(MAX1693H)/MAX1694系列USB電流限制開(kāi)關(guān)，看看它是如何為USB應(yīng)用保駕護(hù)航的。

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產(chǎn)品概述

MAX1693/(MAX1693H)/MAX1694是具有內(nèi)置故障消隱功能的60mΩ電流限制開(kāi)關(guān)。其精確預(yù)設(shè)的電流限制范圍在0.7A至1.0A之間，非常適合USB應(yīng)用。同時(shí)，它具有低靜態(tài)電源電流（14μA）和關(guān)斷電流（1μA），在便攜式應(yīng)用中能夠有效節(jié)省電池電量。該系列產(chǎn)品的輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，適用于3V和5V系統(tǒng)。

關(guān)鍵特性剖析

精確電流限制

精確的電流限制范圍為0.7A（最小值）至1.0A（最大值），并且保證有0.75A的短路保護(hù)能力。這使得在USB應(yīng)用中，能夠有效防止過(guò)流情況對(duì)設(shè)備造成損壞。

故障消隱功能

具備10ms的內(nèi)部故障消隱超時(shí)功能。這意味著在設(shè)備上電時(shí)不會(huì)發(fā)出故障信號(hào)，并且能夠忽略瞬間故障（如熱插拔電容性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的故障），避免向主機(jī)系統(tǒng)發(fā)出誤報(bào)警。

熱關(guān)斷保護(hù)

當(dāng)結(jié)溫超過(guò)+165°C時(shí)，開(kāi)關(guān)會(huì)立即關(guān)閉，F(xiàn)AULT輸出變低。對(duì)于MAX1694，開(kāi)關(guān)會(huì)保持鎖定關(guān)閉狀態(tài)；而對(duì)于MAX1693/(MAX1693H)，當(dāng)溫度下降20°C后，開(kāi)關(guān)會(huì)重新開(kāi)啟。

寬電源范圍

工作電源范圍為2.7V至5.5V，能夠適應(yīng)多種不同的電源系統(tǒng)。

小封裝設(shè)計(jì)

采用10引腳的μMAX封裝，節(jié)省了電路板空間。

工作原理

這些P溝道MOSFET功率開(kāi)關(guān)將輸出電流限制在0.7A至1.0A之間。當(dāng)輸出電流超過(guò)電流限制（ILIMIT）時(shí)，通過(guò)復(fù)制開(kāi)關(guān)的電流（IOUT/6500）也會(huì)增加。電流限制誤差放大器將電壓與內(nèi)部1.24V參考電壓進(jìn)行比較，并將電流調(diào)節(jié)回ILIMIT。

不同型號(hào)的差異

MAX1693/(MAX1693H)

當(dāng)輸出過(guò)流時(shí)，開(kāi)關(guān)會(huì)將電流限制在0.7A至1.0A之間，經(jīng)過(guò)10ms的消隱期后，F(xiàn)AULT信號(hào)變低。當(dāng)過(guò)流情況消除后，F(xiàn)AULT返回高阻抗?fàn)顟B(tài)。

MAX1694

任何超過(guò)10ms的過(guò)流情況都會(huì)使開(kāi)關(guān)鎖定斷開(kāi)，并將FAULT置低?？梢酝ㄟ^(guò)循環(huán)(overline{ON})輸入或重新給設(shè)備上電來(lái)清除鎖定。這種特性在持續(xù)短路情況下能夠防止設(shè)備熱循環(huán)，從而節(jié)省功率。

應(yīng)用領(lǐng)域

該系列產(chǎn)品適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，包括USB端口和集線器、筆記本電腦、便攜式設(shè)備、 docking 站、熱插拔電源和電池充電電路等。

電氣特性

電壓與電流參數(shù)

• 工作電壓范圍為2.7V至5.5V。
• 靜態(tài)電流在定時(shí)器未運(yùn)行時(shí)為14 - 35μA，定時(shí)器運(yùn)行時(shí)會(huì)有所變化。
• 關(guān)斷電源電流為0.001 - 1μA。

電阻與電流限制

• 導(dǎo)通電阻在不同輸入電壓和溫度條件下有所不同，例如在VIN = 4.4V至5.5V時(shí)，典型值為60 - 90mΩ。
• 電流限制范圍為700 - 1000mA，連續(xù)短路電流限制為500 - 700mA（MAX1693/(MAX1693H)）。

開(kāi)關(guān)時(shí)間

• 開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)間在ILOAD = 400mA時(shí)為80 - 200μs。
• 開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)間在ILOAD = 400mA時(shí)為3 - 20μs。

設(shè)計(jì)建議

輸入電容

為了限制瞬間輸出短路時(shí)的輸入電壓降，建議在IN和GND之間連接一個(gè)電容。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，1μF的陶瓷電容就足夠了，但更高的電容值可以進(jìn)一步降低輸入電壓降。

輸出電容

在OUT和GND之間連接一個(gè)0.1μF的電容，有助于防止關(guān)斷時(shí)電感寄生效應(yīng)使OUT變?yōu)樨?fù)值。

布局與散熱

為了優(yōu)化開(kāi)關(guān)對(duì)輸出短路情況的響應(yīng)時(shí)間，應(yīng)盡量縮短所有走線，減少寄生電感的影響。輸入和輸出電容應(yīng)盡可能靠近設(shè)備（不超過(guò)5mm）。所有IN和OUT引腳都應(yīng)通過(guò)短走線連接到電源總線，寬電源總線平面可以通過(guò)開(kāi)關(guān)的IN和OUT引腳提供更好的散熱效果。

總結(jié)

MAX1693/(MAX1693H)/MAX1694系列USB電流限制開(kāi)關(guān)憑借其精確的電流限制、故障消隱功能、熱關(guān)斷保護(hù)等特性，為USB應(yīng)用提供了可靠的保護(hù)和穩(wěn)定的性能。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，合理選擇和使用這些開(kāi)關(guān)，并遵循設(shè)計(jì)建議，能夠有效提高USB設(shè)備的安全性和可靠性。各位工程師在遇到USB接口設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題時(shí)，不妨考慮一下這款產(chǎn)品，相信它會(huì)給你帶來(lái)不錯(cuò)的體驗(yàn)。你在實(shí)際設(shè)計(jì)中是否使用過(guò)類(lèi)似的電流限制開(kāi)關(guān)呢？遇到過(guò)哪些問(wèn)題？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。