如何為MAX15090B/MAX15090C增加反向電流用于集成FET應用的熱插拔

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

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。這種集成式小型封裝使這些器件成為空間受限設計的理想選擇。它們提供過壓保護、欠壓保護和電流限制，但不包括反向電流保護。當器件被禁用時，有時需要反向電流保護，以防止電流從輸出流向輸入。本應用筆記介紹了如何增加反向電流保護。

什么是反向電流保護？

限流開關(guān)中基本上有兩種形式的反向電流保護。反向電流保護的常見形式是當電子保險絲開關(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。當輸出端存在電壓時，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V時外> V在（場效應管禁用）。

為什么反向電流不好？考慮輸入電源為電池的應用。當開關(guān)被禁用時，如果由于某種原因（由于應用電路）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，當主輸入電源丟失時，該電源為應用負載提供電流。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，從而導致燃燒和器件損壞。

另一種反向電流保護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。在這種情況下，保護元件需要監(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冢髡{(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。

驅(qū)動外部場效應管

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功能的成品電路的原理圖。

圖2.MAX15090B/MAX15090C具有反向電流保護功能。

結(jié)論

在某些需要帶電流限制的熱插拔功能的電路應用中，必須具有反向電流保護。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！通常，需要具有反向電流保護的更高電流熱插拔功能的設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。由于MAX15090B/C電流檢測為內(nèi)部，因此無需外部檢流電阻，因此進一步節(jié)省了空間。

審核編輯：郭婷