MAX5977关键元件放置和布线指南

星星科技指导员 2023-02-21 1203

描述

本应用笔记介绍了MAX5977高性能、热插拔、电子保险丝、高边电流检测控制器典型设计中最关键元件和走线的放置和布线指南。

介绍

MAX5977A为多功能、高性能热插拔控制器，具有电子保险丝和高边电流检测输出。正确的元件放置和布线对于实现MAX5977的全部性能至关重要。在这里，我们讨论特定布局/放置技术的优点和不足。

MAX5977应用框图和工作原理图

查看应用图中的关键节点，以更好地了解MAX5977的工作和布局要求。参见图1。标准布局技术可用于未显示的迹线。

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图1.MAX5977电路的关键元件和走线应用图。

断路器功能比较R两端的电压意义到R两端的电压斯科姆和 R福康普。参见图2。当电压过R时意义超过任一 R 两端的电压斯科姆或 R福康普，断路器将跳闸。所比较的电压通常在25mV至100mV范围内。不正确的元件放置和布局可能会导致令人讨厌的跳闸或在某些故障条件下无法跳闸。

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图2.MAX5977快速和慢速断路器功能的简化应用图

MAX5977的电流报告检测R两端的电压意义通过 IN 和 SENSE 引脚。参见图 3。在内部，一个增益为2500μS的跨阻放大器在CSOUT引脚上输出电流。一个外部电阻器，R抠枝末，将该电流转换为电压，并与 R 一起意义，设置电路的总增益。与断路器功能类似，在R两端测得的电压意义非常小，通常范围从几毫伏到50mV。图 3 所示组件放置或布线不当会导致整个 R 的精度降低抠枝末。

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图3.MAX5977电流报告功能的简化应用图

CALSENSE引脚允许对电流报告进行单点校准。参见图 4。外部电流源在R两端产生已知电压卡尔森斯。该校准电压通过CAL引脚多路复用至外部ADC。校准电压通常在25mV至50mV范围内。不正确的放置和布线将导致校准过程中的错误，并对未来的所有电流测量产生不利影响。

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图4.简化的应用图，显示了用于电流报告的单点校准电路。

布局指南

本节包括正确放置和布线的粗略指南。这些指南不是硬性规定，而是提供了一个框架，有助于最大限度地提高MAX5977的性能。虽然正确的放置和布线总是好主意，但具有更高R的电路意义值不太容易出错。因此，具有高R的电路意义价值观可以采取一些自由，而不会对性能产生不利影响。相反，较低的R意义价值观需要更严格地遵守建议的准则。

RSENSE连接

负载连接到 R 的载流走线意义应连接到R的末端意义而不是侧面。这些走线的宽度应大致为连接点处焊盘的宽度。参见图 5。这些走线的正确连接可以防止电流密度不均匀，从而防止焊盘上的电压差。

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图5.将大电流走线连接到R的两端意义而不是侧面。保持走线宽度大致等于连接点处的焊盘宽度。

当使用较低值的电阻时，建议使用四端（或六端）检测电阻。如果使用双端子检测电阻，则通过开尔文连接将电压检测引线连接到RSENSE。参见图 6。

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图6.显示双端子 R 上的开尔文连接的图表意义。

差分布线连接到R的电压检测引线意义尽可能长，并尽可能短。

使电压检测引线远离任何嘈杂的走线。

RCALSENSE、RSCOMP 和 RFCOMP

RCALSENSE（如果使用）、RSCOMP和RFCOMP应尽可能靠近MAX5977放置。保持从这些电阻到MAX5977的走线尽可能短。

从RCALSENSE，RSCOMP和RFCOMP到RSENSE的连接应直接连接到差分路由的开尔文检测迹线。参见图 7。

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图7.将 RCALSENSE、RSCOMP 和 RFCOMP 连接到差分布线的电压检测引线。

使 RCALSENSE、RSCOMP 和 RFCOMP 及其相关迹线远离嘈杂迹线。

RCSOUT

不太重要但也很重要的是RCSOUT的放置和接地。RCSOUT 通常连接到 ADC 或其他信号调理电路（在这种情况下我们将使用 ADC）。该ADC可以位于距离MAX5977很远的地方，或者在某些情况下可以位于不同的电路板上。MAX5977和ADC之间的接地差会降低测量精度。因此，在ADC旁边放置和接地RCSOUT非常重要。参见图 8。

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图8.直接在ADC或信号调理电路上接地RCSOUT。如果ADC或信号调理电路与MAX5977位于不同的电路板上，这一点尤其重要。

使 CSOUT 跟踪远离任何嘈杂的跟踪。

接地

MAX5977具有两种不同的接地：AGND和GND.AGND（引脚3和裸焊盘）连接到MAX5977内部的精密信号。连接到FCOMP和SCOMP的电流源都与AGND接地，以及其他精密信号，如图9所示。GND（引脚13）用于数字信号，栅极下拉驱动器也如图9所示。

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图9.MAX5977原理框图AGND（引脚3和裸焊盘）用于精密或低噪声电路。GND（引脚 13）用于数字电路和栅极下拉。

通过一条短走线将引脚3和裸露焊盘（均为AGND）连接在一起，如图10所示。使用一个或多个过孔将裸露焊盘连接到接地层。注意，MAX5977的功耗将明显小于100mW。由于散热原因，没有必要将大量过孔连接到裸露焊盘。

将GND（引脚13）直接连接到接地层，如图10所示。

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图 10.将引脚 3 （AGND）直接连接到裸露的焊盘。使用过孔或过孔将裸露焊盘连接到接地层。使用过孔将 GND 引脚（引脚 13）连接到接地层。

GATE 和SOURCE

当发生过流事件时，MAX5977通过短路FET的栅极和源极来关断外部MOSFET。在硬短路的情况下，尽快关闭外部FET非常重要。快速关断FET可防止硬短路传播到总线。MAX5977具有非常快的200ns典型响应时间和500mA短路电流。需要高短路电流来快速放电外部FET的栅源电容（CGS）。正确布线栅极和源极，以保持FET关断时间尽可能短。

将GATE和SOURCE引脚连接到外部FET的走线应尽可能短，以尽量减少寄生电感。应使用较粗的走线，以最大限度地减小电感并支持500mA放电电流。参见图 11。

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图 11.将栅极和源极引脚连接到具有短走线和宽走线的外部 FET。这通过最小化走线电感来缩短关断时间。

将一切整合在一起

图 12 显示了一种可能的布局，其中包含上述所有建议以及其他准则。

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图 12.MAX5977的布局和布线指南摘要

路由不良的影响

在图 13 中假设 R意义是一款 2010 尺寸的 2.5mΩ 电阻，具有 0.12in 宽焊盘。我们还假设检测点在距离检测电阻焊盘0.12in的地方错误地连接。

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图 13.检测电阻连接不正确会导致重大误差。

感应点和R之间的每条0.12in×0.12in走线意义将增加大约250μΩ的电阻和0.14nH的电感（注1）。图14所示为等效电路。

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图 14.连接不正确的R的等效电路意义如图 13 所示。

电流报告和慢跳闸断路器具有滤波功能，不应受到增加的电感的影响。但是，增加的500μΩ电阻将产生相对于20.2mΩ检测电阻的+5%误差。作为参考，数据手册当前报告误差为±4.1%的最坏情况（注2）。这个小的路由错误将整体误差从大约 ±4% 增加到 +16%/+24%。误差增加整整 4 到 6 倍！

增加的电阻和电感都会影响快速跳闸比较器，因为它缺乏滤波。通过 R 的 10A/μs 电流瞬变意义将在2%电阻误差之上产生额外的8.20mV误差。更快的压摆率将产生成比例的较大误差。

慢速和快速断路器门限引入的误差可能导致MAX5977不必要地关断下游电路。根据这些滋扰跳闸的严重程度，设计可能会变得不可用。

错误放置和布线的示例

图 15 显示了一个放置和布线错误的示例。

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图 15.MAX5977电路上放置和布线不正确的示例

笔记

注1

假设走线和接地层之间的间距为 5 mil。

为简单起见，焊盘本身引入的错误已被忽略。

注2

2mV 《（VIN - VSENSE）《 25mV （-40°C to +85°C），

% error = （ICSOUT - （VIN - VSENSE） × 0.0025）/（25mV × 0.0025）

审核编辑：郭婷

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