MODE置位(開引腳28)以配置MAX5927A為上電排序模式。

 

 

所有通道輸出電壓擺率設(shè)置為約1V/ms，數(shù)值與負(fù)載電容(C11至C15)值無關(guān)。可以修改C6至C10柵極電容值以改變擺率。擺率計(jì)算為ΔV/Δt = IGATE/CGATE。由于計(jì)算中并沒有包括FET柵極電容，因此，該方程并不是很精確。GATE1、GATE2和GATE3的柵極充電電流約為100µA。由于R10和R11電流的原因，Q4和Q5的柵極充電電流為30µA到50µA。負(fù)載電容充電電流可以計(jì)算為ICHARGE = CLOAD × ΔV/Δt。它由IGATE/CGATE = ICHARGE/CLOAD得出。電容C8至C10使通道1到通道3的輸出達(dá)到約1V/ms擺幅。沒有負(fù)載時(shí)，C13至C15以大約0.5A的電流充電，直到達(dá)到滿幅輸出。如果沒有C8至C10，輸出以兩倍于上面計(jì)算電流觸發(fā)值的電流對負(fù)載電容進(jìn)行充電。電容C6和C7為10nF，使通道4和通道5的擺幅大約為1V/ms。

 

 

21mV至27.5mV的慢速比較器閾值以及R7 = R9 = 8.3mΩ設(shè)置了通道1 (+3.3V)和通道3 (+12V)的限流值。默認(rèn)值乘以1.13以及R33 = R35 = 1.15kΩ，得到大約3.1A至3.8A的最終值。21mV至27.5mV的慢速比較器閾值以及R8 = 10mΩ設(shè)置通道2 (+5V)限流值。默認(rèn)值乘以1.15以及R34 = 1.18kΩ，得到大約2.415A至3.625A的最終值。通過調(diào)整檢測電阻R7到R9以及ISET電阻R33到R35來設(shè)置其他的限流值?？梢詮臄?shù)據(jù)資料提供的曲線中確定默認(rèn)乘數(shù)。限流斷路器不對低電流通道4 (-12V)和通道5 (-5V)提供保護(hù)。

 

內(nèi)部上拉把LATCH置為高電平，將MAX5927A配置為鎖存故障管理。如果通道1至通道3中的任意一個(gè)出現(xiàn)故障，所有通道將被關(guān)斷，直到低電平有效CARD_PRESENT進(jìn)入下一關(guān)斷和接通周期。

 

 

MAX5927A設(shè)計(jì)用于控制正電壓電路。然而，從MAX5927A的GATE4輸出可以獲得負(fù)電壓通道Q4和Q5大約4.2V的柵極驅(qū)動(dòng)，這一輸出由晶體管Q5和Q6以及電阻R4–R7進(jìn)行修改。

 

GATE4的柵極充電電流輸出是60µA至100µA，但是在對稱電路R4–Q7和R5-Q6中被分成30µA至50µA。GATE4的電壓可以比VIN4(3.3V)高5.3V，或者接通時(shí)≤+8.6V，關(guān)斷時(shí)接近0V。接通時(shí)，VQ6(BASE) = VQ7(BASE) = 3.3V，VQ6(EMITTER) = VQ7(EMITTER) ≈ 3.9V，關(guān)斷時(shí)為0V。R4和R5上相等的壓降使得Q6和Q7均分電流。R6和R7上相等的電流在Q4和Q5上產(chǎn)生相等的柵極驅(qū)動(dòng)。關(guān)斷狀態(tài)下，GATE4 = 0V時(shí)的柵極驅(qū)動(dòng)為0V。Q4和Q5的關(guān)斷速度取決于流過R6至R7的柵極放電電流。

 

 

所有通道，除了+12V通道，采用了SOT23封裝的n通道MOSFET直通晶體管；每一FET原理圖列出了VGS = 4.5V和TJ = +25°C時(shí)的最大RDS(ON)。VGS(max) = 20V (Si9410)的MOSFET被用于+12V通道。

 

 

電路滿足所有的負(fù)載和上電排序設(shè)計(jì)要求—處理3個(gè)正電壓和2個(gè)負(fù)電壓通道，具有合適的順序接通時(shí)序、大于所需最小值的過電流觸發(fā)點(diǎn)，以及大約1V/ms的輸出擺率，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

 

+5V和+12V通道的+3.3V延時(shí) = 11.8ms (請參考圖2) 

 

+3.3V通道的-5V延時(shí) = 16.2ms (請參考圖3) 

 

-5V負(fù)載關(guān)斷時(shí)間 = 1ms (請參考圖4和圖5) 

 

-12V負(fù)載關(guān)斷時(shí)間 = 4ns (請參考圖6和圖7) 

 

-12V輸出電壓擺率 ≈ 1V/ms (請參考圖8) 

 

-12V負(fù)載電容充電電流 ≈ 80mA (請參考圖9) 

 

-5V輸出電壓擺率 ≈ 1V/ms (請參考圖10) 

 

-5V負(fù)載電容充電電流 ≈ 55mA (請參考圖11) 

 

+3.3V輸出電壓擺率 ≈ 1V/ms (請參考圖12) 

 

+3.3V負(fù)載電容充電電流 ≈ 400mA (請參考圖12) 

 

3A負(fù)載+3.3V接通，不觸發(fā)斷路器(請參考圖13) 

 

+3.3V斷路器在3.22A時(shí)關(guān)斷(請參考圖14) 

 

+5V負(fù)載電容充電電流 ≈ 500mA (請參考圖15) 

 

+5V輸出電壓擺率 ≈ 1V/ms (請參考圖15) 

 

2.4A負(fù)載+5V接通，不觸發(fā)斷路器(請參考圖16) 

 

+5V斷路器在2.87A時(shí)關(guān)斷(請參考圖17) 

 

+12V負(fù)載電容充電電流 ≈ 500mA (請參考圖18) 

 

3A負(fù)載+12V接通，不觸發(fā)斷路器(請參考圖19) 

 

+12V斷路器在3.1A時(shí)關(guān)斷(請參考圖20) 

 

+5V在 ≈ 4A時(shí)啟動(dòng)短路電路(請參考圖21) 

 

+12V在 ≈ 5.7A時(shí)啟動(dòng)短路電路(請參考圖22) 

 

 

圖2. +12V至+3.3V接通延時(shí)，沒有負(fù)載Ch1 = Q8BASE(CARD_PRESENT), Ch2 = +3.3VOUT, Ch3 = +12VOUT, Ch4 = -5VOUT

 

注釋：+12VOUT和+3.3VOUT之間有11.8ms延時(shí)。

 

圖3. +3.3V至-5V接通延時(shí)，沒有負(fù)載Ch1 = Q8BASE, Ch2 = +3.3VOUT, Ch3 = +12VOUT, Ch4 = -5VOUT

 

注釋：+3.3VOUT和-5VOUT之間有16.2ms延時(shí)。

 

圖4. -5V柵極相對于+3.3V_GATE關(guān)斷，沒有負(fù)載Ch1 = Q8BASE, Ch2 = +3.3VGATE, Ch3 = +5VGATE, Ch4 = -5VGATE

 

注釋：-5V柵極關(guān)斷較慢；當(dāng)1 < VGATE < 3V (2.5V，典型值)時(shí)，F(xiàn)ET關(guān)斷。由此，正電壓通道關(guān)斷1.5ms至4ms后，-5V柵極完全關(guān)斷。

 

圖5. -5V負(fù)載關(guān)斷，50mA負(fù)載Ch1 = Q8BASE, Ch2 = -5VGATE, Ch3 = -5VOUT, Ch4 = IIN(-5V) 

 

注釋：雖然由于輸出電容放電導(dǎo)致VOUT(-5V)沒有達(dá)到0V，-5V在1ms內(nèi)下降至零。

 

圖6. -12V柵極關(guān)斷，沒有負(fù)載Ch1 = Q8BASE, Ch2 = +3.3VGATE, Ch3 = +12VGATE, Ch4 = -12VGATE

 

注釋：-12V柵極關(guān)斷較慢；當(dāng)1 < VGATE < 3V (2.5V，典型值)時(shí)，F(xiàn)ET關(guān)斷。由此，正電壓通道關(guān)斷1ms至4ms后，-12V柵極完全關(guān)斷。

 

圖7. -12V負(fù)載關(guān)斷，150mA負(fù)載Ch1 = Q8BASE, Ch2 = -12VGATE, Ch3 = -12VOUT, Ch4 = IIN(-12V) 

 

注釋：雖然由于輸出電容放電導(dǎo)致VOUT(-12V)沒有達(dá)到0V，-12V輸入在4ms內(nèi)降到零。

 

圖8. -12V接通波形Ch1 = Q8BASE, Ch2 = -12VGATE, Ch3 = -12VOUT, Ch4 = IIN(-12V) 

 

注釋：接通順序，80Ω阻性負(fù)載 = 150mA。

 

圖9. -12V接通波形，沒有負(fù)載Ch1 = Q8BASE, Ch2 = -12VGATE, Ch3 = -12VOUT, Ch4 = IIN(-12V) 

 

注釋：IIN(PK) = 80mA，對輸出電容充電。

 

圖10. -5V接通波形，100Ω阻性負(fù)載 = 50mA Ch1 = Q8BASE, Ch2 = -5VGATE, Ch3 = -5VOUT, Ch4 = IIN(-5V) 
 

注釋：-5V擺率大約為1V/ms。

 

圖11. -5V接通波形，沒有負(fù)載Ch1 = Q8BASE, Ch2 = -5VGATE, Ch3 = -5VOUT, Ch4 = IIN(-5V) 

 

注釋：IIN(PK) = 55mA，對輸出電容充電。

 

圖12. +3.3V接通波形，沒有負(fù)載Ch1 = Q8BASE, Ch2 = +3.3VGATE, Ch3 = +3.3VOUT, Ch4 = IIN(+3.3V) 

 

注釋：IIN(PK) = 400mA，對輸出電容充電；+3.3V擺率大約為1V/ms。

 

圖13. +3.3V接通波形，1.1Ω負(fù)載 = 3A Ch1 = Q8BASE, Ch2 = +3.3VGATE, Ch3 = +3.3VOUT, Ch4 = IIN(+3.3V)

 

圖14. +3.3V過流關(guān)斷Ch1 = STAT1, Ch2 = VGATE (+3.3V), Ch3 = +3.3VOUT, Ch4 = IOUT(+3.3V) 0.5A/div

 

注釋：IOUT和VOUT減小是由于輸出電容向恒阻負(fù)載放電。測得的觸發(fā)電流為3.22A。*

 

圖15. +5V接通負(fù)載電容充電電流，沒有負(fù)載Ch1 = Q8BASE, Ch2 = +5VGATE, Ch3 = +5VOUT, Ch4 = IIN(+5V) 

注釋：IIN(PK) = 500mA，對輸出電容充電。

 

圖16. +5V接通電流，2.083Ω負(fù)載 = 2.4A Ch1 = Q8BASE, Ch2 = +5VGATE, Ch3 = +5VOUT, Ch4 = IIN(+5V)

 

圖17. +5V過流關(guān)斷Ch1 = STAT2, Ch2 = VGATE (+5V), Ch3 = +5VOUT, Ch4 = IOUT(+5V) 0.5A/div

 

注釋：IOUT和VOUT減小是由于輸出電容向恒阻負(fù)載放電。測得的觸發(fā)電流為2.87A。

 

圖18. +12V啟動(dòng)電流，沒有負(fù)載 Ch1 = Q8BASE, Ch2 = +12VGATE, Ch3 = +12VOUT, Ch4 = IIN(+12V)

 

注釋：IIN(+12Vpk) = 500mA，對輸出電容充電。

 

圖19. +12V接通電流，4Ω負(fù)載 = 3A Ch1 = Q8BASE, Ch2 = +12VGATE, Ch3 = +12VOUT, Ch4 = IIN(+12V)

 

圖20. +12V過流關(guān)斷Ch1 = STAT3, Ch2 = VGATE (+12V), Ch3 = +12VOUT, Ch4 = IOUT(+3.3V) 0.5A/div

 

注釋：IOUT和VOUT減小是由于輸出電容向恒阻負(fù)載放電。測得的觸發(fā)電流為3.1A。

 

圖21. 短路電路的+5V啟動(dòng)電流Ch1 = Q8BASE, Ch2 = +5VOUT, Ch3 = +5VGATE, Ch4 = IIN(+5V) 

 

注釋：觸發(fā)時(shí)的4A負(fù)載電流。

 

圖22. 短路電路的+12V啟動(dòng)電流Ch1 = Q8BASE, Ch2 = VOUT, Ch3 = VGATE, Ch4 = IOUT

 

注釋：觸發(fā)時(shí)的5.7A負(fù)載電流。

 

 

圖23. 參考設(shè)計(jì)PCB元件布局

 

圖24. 頂層

 

圖25. 底層

 

 

*注意，圖14、圖17和圖20使用了特殊的電流探針，只顯示了真值的72%。使用可調(diào)恒流負(fù)載測量斷路器電流，標(biāo)出了關(guān)斷時(shí)的點(diǎn)。

 

本文來源于Maxim。