如何為MAX15090B/MAX15090C增加反向電流用于集成FET應(yīng)用的熱插拔

MAX15090B/MAX15090C IC提供過壓和欠壓保護(hù)以及電流限制，但不包括反向電流保護(hù)。本應(yīng)用筆記提供了使用這些IC時如何添加反向電流保護(hù)的指南。

介紹

MAX15090B/MAX15090C IC是額定電流為12A的集成方案，適用于需要從帶電背板上安全插入和拔出電路線卡的熱插拔應(yīng)用。這些器件在單個 2.07mm x 3.53mm WLP 封裝中集成了一個熱插拔控制器、6mΩ 功率 MOSFET 和一個電子斷路器保護(hù)。這種集成式小型封裝使這些器件成為空間受限設(shè)計的理想選擇。它們提供過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)和電流限制，但不包括反向電流保護(hù)。當(dāng)器件被禁用時，有時需要反向電流保護(hù)，以防止電流從輸出流向輸入。本應(yīng)用筆記介紹了如何增加反向電流保護(hù)。

什么是反向電流保護(hù)？

限流開關(guān)中基本上有兩種形式的反向電流保護(hù)。反向電流保護(hù)的常見形式是當(dāng)電子保險絲開關(guān)斷開（禁用）并且輸出電壓大于輸入電壓時。圖1所示為基本示意圖，其中集成開關(guān)的典型限流熱插拔IC中的反向電流路徑?jīng)]有反向電流保護(hù)。當(dāng)輸出端存在電壓時，即使內(nèi)部調(diào)整FET被禁用，內(nèi)部體二極管也會為輸入提供電流路徑。

圖1.反向電流流過體二極管，當(dāng)V時外> V在（場效應(yīng)管禁用）。

為什么反向電流不好？考慮輸入電源為電池的應(yīng)用。當(dāng)開關(guān)被禁用時，如果由于某種原因（由于應(yīng)用電路）輸出側(cè)有電源，則有可能將破壞性電流流回電池。另一種情況是，如果輸出側(cè)有一個電池備用電源，當(dāng)主輸入電源丟失時，該電源為應(yīng)用負(fù)載提供電流。在這種情況下，不希望電流回流到輸入端以耗盡電池，并且有可能提供來自電池的過流放電路徑。此外，通過體二極管的電流放電路徑也可能具有破壞性。

體二極管兩端的功耗表示為P二極管= I反向電流x 二極管壓降。根據(jù)反向電流的大小，器件內(nèi)部的功耗會導(dǎo)致不必要的溫升，其中產(chǎn)生的熱量超過器件的熱額定值，從而導(dǎo)致燃燒和器件損壞。

另一種反向電流保護(hù)模式不僅可以在禁用電子保險絲時阻止反向電流回流到輸入端，還可以在器件使能時提供反向電流保護(hù)。在這種情況下，保護(hù)元件需要監(jiān)視 V 之間的差異在和 V外并且，如果電壓在 V外相對于 V 變?yōu)檎?，主調(diào)整FET被快速禁用，防止可能損壞調(diào)整元件的反向電流。本應(yīng)用筆記沒有試圖為MAX15090B/MAX15090C增加額外的電路。Maxim提供MAX17523、MAX17525、MAX17561、MAX17562和MAX17563等IC，在器件使能時提供反向電流保護(hù)。

驅(qū)動外部場效應(yīng)管

由于MAX15090B/MAX15090C提供對內(nèi)部GATE信號的訪問，因此可以增加一個額外的NCH MOSFET以形成背靠背至FET配置，以在V電壓在到 V外連接路徑已禁用。選擇FET有幾個要求。柵極充電電流為 4.5μA，內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生高于 V 的 4.5V 電壓在以增強(qiáng)通過 FET。因此，兩個主要的FET要求是IGSS（澆口體泄漏）和V總（千）（柵極閾值電壓）。此外，VES2（漏極至源極電壓額定值）和 VGSS應(yīng)考慮（柵極到源電壓）額定值。在考慮各種選項時，選擇了FDMS8333L。出版的 IGSS為 ±100nA 和 V總（千）柵極門限典型值為1.8V。此外，VES2和 VGSS40V 和 ±20V 的額定值足以確保安全運行。另一個需要考慮的重要參數(shù)是 RDS（ON）.因為典型的RDS（ON）= 3.3mΩ 對于該器件，12A 時的典型功耗僅為 0.475W！圖2顯示了具有反向電流保護(hù)功能的成品電路的原理圖。

圖2.MAX15090B/MAX15090C具有反向電流保護(hù)功能。

結(jié)論

在某些需要帶電流限制的熱插拔功能的電路應(yīng)用中，必須具有反向電流保護(hù)。大多數(shù)帶有集成FET的高電流熱插拔不提供反向電流保護(hù)！通常，需要具有反向電流保護(hù)的更高電流熱插拔功能的設(shè)計人員只能選擇使用熱插拔控制器。這種方法需要兩個外部FET和一個檢流電阻。由于MAX15090B/C IC提供對柵極控制引腳的訪問，因此只需增加一個外部FET即可增加反向電流保護(hù)。由于MAX15090B/C電流檢測為內(nèi)部，因此無需外部檢流電阻，因此進(jìn)一步節(jié)省了空間。

審核編輯：郭婷