IEEE1394标准单/双端口FireWire保护电路

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经过大量测试后，MAX5943A单端口和MAX5944双端口FireWire限流器以及低压降“或”逻辑开关控制器已在Underwriters Laboratories，Inc的元件认证流程下通过UL认证，也就是说，该电路(不是电路中的元件)已通过UL认证。

为了达到UL的安全规范要求，这些电路均需要串联一个保险丝，以便当三个MOSFET或BJT端之间的任意一个元件失效时(开路或短路)仍可保证安全工作。这些电路使用两个串联MOSFET，两个MOSFET中的任何一个均可承受漏源短路电流，不会危及整个电路的安全性，以满足UL的安全要求。在MOSFET栅极和控制器之间放置了一个由4只电阻、2只PN晶体管构成的隔离网络，来自控制器的栅极控制信号(双端口电路的每个通道)通过隔离网络驱动两个MOSFET，UL测试采用12V电源。

电路说明

使用MAX5943A实现的单端口FireWire保护电路。输入端VIN施加7.5～37V电源，负载接在6引脚IEEE 1349连接器输出端的引脚1和2之间。负载电流流过检流电阻R2，在MAX5943A控制器的引脚16和15之间产生电流检测电压。当该电压达到门限值50mV±5％时，MAX5943A控制输出电流使检流电压保持不变。如果该过程的持续时间超过2ms，控制器将自动断开负载，电流值可能是低于50mV门限的任意值。

稳定状态下，GATE2的驱动电平比VIN，高出大约5.5V，以增强MOSFET N2的导通能力。当输出电流达到限流值时，GATE2的电压降低使电流保持在设定值，直到限流持续时间超时或输出电流跌落到设定值以下。断开负载后，GATE2电压迅速降为零，发出故障报警信号，控制器等待256ms后尝试重新启动。如果还处在过载状态，超时检测和自动重试将交替进行，限流占空比控制在0.8％以下。由此，电路可在连续短路条件下安全工作。

该电路提供：

・次连接或过流故障下的2.5A(可调)负载限流

・出现过大负载电流断开负载之前具有2ms(可调)限流超时

・故障关断条件下尝试自动重试

・连续故障条件下，限流占空比＜0.8％

・6.5V欠压关断保护

・多电源应用中提供“或”逻辑低压差特性

・故障报警

MOSFETN1是“或”逻辑器件，允许输出由多个供电电路。当外设电源超过系统电源电压，“或”逻辑电路可防止供电设备向系统倒灌电流。当负载电流很低时，N1关断，电流单向流过其体二极管。当检流电阻R2两端的电压达到5mV(负载电流=0.25A)时，N1导通以实现低压差“或”逻辑功能。如果另一个电路提供的电压大于VIN-VF(N1BODY DIODE)，则没有电流流过VIN。

在有保险丝的电路中，不需要Q1、R3、R4、R5和R6和开关N2，只需一个MOSFET。本电路中没有保险丝，串联MOSFETN2A和N2B，确保在两者中的任一个失效时安全断开负载。Q1和4个电阻隔离两个MOSFET的栅极，尽管它们都由U1的GATE2输出驱动。当GATE2为高电平导通MOSFET时，R5和R6提供栅极隔离；当GATE2为低电平时，R3、R4和Q1提供栅极隔离；它们还允许MOSFET栅极电容快速放电，迅速关断。

U1的3、4、5、6和8端的连接为可选项，用于改进不同条件下的工作。连接TIM可在220us到175ms之间调整限流超时时间；连接ILIM将断路器门限调节至40、50或60mV；连接LATCH可以设置闭锁或重试故障管理；连接OR_ADJ可将“或”逻辑开关导通门限设置在5、7.5或10mv。连接ONQl可以禁止“或”逻辑功能。关于连接细节可参考MAX5943A数据资料。VPULLUP必须接至VIN或其他的电源以便读取FAULT信号(低电平有效)。

其他电路细节：

・对于始终保持工作状态的电路，可能并不需要电容C1，但在测试电路中必须使用C1，这样可以抑制由于负载快速断开引起的输入电压振铃(在电路板测试中可能使用基于电感的电源)。对某些电源，或电源线较长，应该在测试板的外侧并联较大的输入电容。

・在输出端并联电容C4用于保护U1，U1控制器断开N2时，该电容可以抑制负载断开时的输出电压振铃。

・电阻R7用于N2关断时C3和C4的放电通路。

・电感L1和电容C4用来抑制串入保护电路的高频噪声；100MHz时，测得L2阻抗为250Ω。

・R2-C2在VIN与U1ON端之间构成RC滤波器。该端驱动为低电平时关断控制器。可在C2两端连接电阻，使低压锁定(UVLO)值高于默认值(约6.5V)。引脚1的ON门限为1.24V。

双端口FireWire保护电路，除了没有“或”逻辑MOSFET驱动外，其工作原理与图1电路类似。可在N1、N2之前加“或”逻辑MOSFET，只需将GATElA和GATElB分别接到相应的“或”逻辑MOSFET的栅极，然后将引脚4(ONQl)接地，而不是接VIN。当每个通道出现单个元件失效时，能够提供与单端口电路一样的保护功能。

MAX5943A和MAX5944的工作电压范围是7.5～37V，满足FireWire规范。UVLO电压约为6.5V，VIN＜6.5V并且VIN＜1.24V时，外置MOSFET保持关断。为抑制gIN上的瞬态信号，VON通过R1/C2 RC延时网络连接至VIN。若希望UVLO＞6.5V，可在C2两端并联电阻，设定希望的导通电压，VON门限1.24V。

UL认证

UL认证可以拓展到MAX5943A和MAX5944以下电路，特定的N1、N2参数和模式，0.02Ω、0.25W检流电阻。用于MOSFET散热的等效敷铜区域以及2ms的默认限流超时时间(将TIM接至VIN)。当限流检测电压为50mV、检流电阻为0.02Ω时，限流值设置在2.5A。较低的限流值仍符合UL认证标准，但较高的电流值未经过认证。按照UL惯例，允许使用同样的检流电阻和MOSFET，但不能保证对电路或元件修改后仍可通过UL认证。UL测试使用12V电源。

将TIM连接至WINΩ，限流超时时间为默认值(2ms)，该条件下已通过UL认证。启动期间，如果C3电容较大，充电电流会达到限流值。使用大电容可能导致充电时间超过2ms的限流超时，从而引起MAX5943A/MAX5944关断。使用较大电容C3时，可增加限流超时(超过2ms的默认值)。对该系统的UL认证主要考虑的是MOSFET的安全功耗限制，较长的限流超时意味着较高的MOSFET峰值结温(短路时)。这样，如果限流超时设定值大干默认值2ms，将难以通过UL认证。

双端口系统被UL指定为“低压固态过流保护器，型号MAX5944-用于firewire保护电路中，版本1”。

单端口系统被UL指定为“低压固态过流保护器，型号MAX5943A-用于FireWire保护电路中，版本2”。PCB布局。

单端口FireWire保护电路的PCB布局；双端口FireWire保护电路的PCB布局。注意，在两个电路中，敷铜散热区域与检流电阻和每个MOSFET有关。虽然重新设计的电路应提供足够的MOSFET散热敷铜区，以保证在最大负载或短路情况下将MOSFET结温峰值限制在安全范围内，布局细节不属于UL认证内容。关于热计算请查阅每个MOSFET的瞬态热特性。