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MAX16126TCC/V+

器件型号:MAX16126TCC/V+
器件类别:半导体    电源管理   
厂商名称:Maxim Integrated
厂商官网:https://www.maximintegrated.com/en.html
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器件描述

LOAD-DUMP/REVERSE-VOLTAGE PROTEC

MAX16126TCC/V+器件文档内容

                                                             EVALUATION KIT AVAILABLE

                                                             MAX16126/MAX16127

Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                         General Description                                      Benefits and Features

The MAX16126/MAX16127 load-dump/reverse-voltage              S Operates Down to +3V, Riding Out Cold-Crank
protection circuits protect power supplies from dam-            Conditions
aging input voltage conditions, including overvoltage,
reverse-voltage, and high-voltage transient pulses. Using    S -36V to +90V Wide Input Voltage Protection Range
a built-in charge pump, the devices control two exter-       S Minimal Operating Voltage Drop Reverse-Voltage
nal back-to-back n-channel MOSFETs that turn off and
isolate downstream power supplies during damaging               Protection
input conditions, such as an automotive load-dump pulse      S Fast Gate Shutoff During Fault Conditions with
or a reverse-battery condition. Operation is guaranteed
down to 3V to ensure proper operation during automo-            Complete Load Isolation
tive cold-crank conditions. These devices feature a flag     S Adjustable Undervoltage/Overvoltage Thresholds
output (FLAG) that asserts during fault conditions.          S Thermal Shutdown Protection
                                                             S Low Supply Current and Low Shutdown Current
For reverse-voltage protection, external back-to-back        S Charge-Pump Circuit Enhances External
MOSFETs outperform the traditional reverse-battery
diode, minimizing the voltage drop and power dissipa-           n-Channel MOSFETs
tion during normal operation.                                S FLAG Output Identifies Fault Condition
                                                             S Automotive Qualified
The MAX16126/MAX16127 use external resistors to              S -40NC to +125NC Operating Temperature Range
adjust the overvoltage and undervoltage comparator           S Available in 3mm x 3mm, 12-Pin TQFN Package
thresholds for maximum flexibility.
                                                                                                  Applications
The MAX16127 provides limiter-mode fault manage-
ment for overvoltage and thermal shutdown conditions;                 Automotive
whereas the MAX16126 provides switch-mode fault                       Industrial
management for overvoltage and thermal shutdown con-                  Avionics
ditions. In the limiter mode, the output voltage is limited           Telecom/Server/Networking
and FLAG is asserted low during a fault. In the switch
mode, the external MOSFETs are switched off and FLAG         Ordering Information appears at end of data sheet.
is asserted low after a fault. The switch mode is available
in four options: latch mode, 1 autoretry mode, 3 autoretry
mode, and always autoretry mode.

The MAX16126/MAX16127 are available in 12-pin TQFN
packages. These devices operate over the automotive
temperature range (-40NC to +125NC).

For related parts and recommended products to use with this part, refer to www.maximintegrated.com/MAX16126.related.  19-6053; Rev 4; 2/14

For pricing, delivery, and ordering information, please contact Maxim Direct at
1-888-629-4642, or visit Maxim Integrated's website at www.maximintegrated.com.
                                                                                             MAX16126/MAX16127

Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

(All pins referenced to GND.)                                                                Continuous Sink/Source (all pins).................................. Q100mA

IN.............................................................................-36V to +90V  Continuous Power Dissipation (TA = +70NC) (multilayer board)
SHDN.............................................-0.3V to max (0V, VIN + 0.3V)                  TQFN (derate 14.7mW/NC above +70NC)...............1176.5mW
TERM.............................................-0.3V to max (0V, VIN + 0.3V)
SRC, GATE..............................................................-36V to +45V          Operating Temperature Range......................... -40NC to +125NC
                                                                                             Junction Temperature......................................................+150NC
SRC to GATE...........................................................-36V to +36V           Storage Temperature Range............................. -60NC to +150NC
                                                                                             Lead Temperature (soldering, 10s).................................+300NC
OUT........................................................................-0.3V to +45V     Soldering Temperature (reflow).......................................+260NC
FLAG......................................................................-0.3V to +45V

OVSET, UVSET.........................................................-0.3V to +6V

Stresses beyond those listed under "Absolute Maximum Ratings" may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional opera-
tion of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to absolute
maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.

PACKAGE THERMAL CHARACTERISTICS (Note 1)

TQFN
   Junction-to-Ambient Thermal Resistance (BJA)...........68NC/W
   Junction-to-Case Thermal Resistance (BJC)................11NC/W

Note 1: Package thermal resistances were obtained using the method described in JEDEC specification JESD51-7, using a four-layer
            board. For detailed information on package thermal considerations, refer to www.maximintegrated.com/thermal-tutorial.

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

(VIN = 12V, CGATE-SOURCE = 1nF, TA = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25NC.) (Note 2)

                PARAMETER         SYMBOL                                                     CONDITIONS    MIN  TYP MAX UNITS
Input Voltage Range
                                  VIN           Operating range                                            3                30    V
Input Supply Current
                                                Protection range                                           -36              +90
SRC Input Current
IN Undervoltage Lockout                                                                      VIN = VSRC =       224         320
OVSET/UVSET Input Current
OVSET/UVSET Threshold (Rising)                  SHDN = high                                  VOUT = 12V
OVSET/UVSET Threshold Hysteresis
POK Threshold Rising              IIN                                                        VIN = VSRC =       260         350   FA
POK Threshold Falling                                                                        VOUT = 30V
TERM On-Resistance
                                                SHDN = low                                   VIN = 12V          34          50
                                                                                             VIN = 30V
                                                                                                                64          100

                                  ISRC          VSRC = VIN = 12V, SHDN = high                                   136         200   FA

                                                VSRC = VIN = 30V, SHDN = high                                   240         350

                                  VUVLO         VIN rising                                                                  2.92  V

                                  IUVSET/OVSET                                                                              100   nA

                                  VTH           VIN rising                                                 1.2  1.225 1.25        V

                                  VTH-HYS                                                                       0.05 x            V
                                                                                                                 VTH

                                  VPOK+                                                                         0.9 x VIN         V
                                  VPOK-
                                  RTERM                                                                         0.87 x VIN        V

                                                                                                                0.7         1.2   kI

Maxim Integrated                                                                                                                      2
                                                           MAX16126/MAX16127

Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)

(VIN = 12V, CGATE-SOURCE = 1nF, TA = -40NC to +125NC, unless otherwise noted. Typical values are at TA = +25NC.) (Note 2)

                PARAMETER        SYMBOL  CONDITIONS                       MIN   TYP MAX UNITS
Startup Response Time
Autoretry Timeout                tSTART  (Note 3)                               150                                        Fs
GATE Rise Time                   tRETRY
OVSET to GATE Propagation Delay   tRISE  VGATE rising (GND to VSRC + 8V)        150                                        ms
UVSET to GATE Propagation Delay          VOVSET rising (VTH - 100mV to
Output Input Resistance to GND    tOVG   VTH + 100mV)                           1                                          ms
OVSET to FLAG Propagation Delay
                                                                                      0.55                                 Fs
GATE Output Voltage High Above
VSRC                             tUVG    VUVSET falling (VTH + 100mV to         20                                         Fs
                                 ROUT    VTH - 100mV)
                                                                                4
                                         MAX16126                                                       MI

                                         MAX16127                               2

                                 tOV     VOVSET rising (VTH - 100mV to          0.3                                        Fs
                                         VTH + 100mV)

                                         VIN = VSRC = VOUT = 3V,          5     5     5.5
                                         IGATE = -1FA

                                         VIN = VSRC = VOUT = 12V,         8     9     10
                                         IGATE = -1FA

                                 VGS     VIN = VSRC = VOUT = 24V, IGATE                                                    V
                                         = -1FA
                                                                          7     8.5   10

                                         VIN = VSRC = VOUT = 30V, IGATE   6.25  8     9.5
                                         = -1FA

GATE Pulldown Current            IPD     VGATE = 12V                      8.8                                              mA

GATE Charge-Pump Current         IGATE   VIN = VGATE = VSRC = 12V               180                                        FA

Thermal Shutdown                 T+                                             +145                                       NC

Thermal Shutdown Hysteresis      T                                              15                                         NC

SHDN Logic-High Input Voltage    VIH                                      1.4                                              V

SHDN Logic-Low Input Voltage     VIL                                                  0.4                                  V

SHDN Input Pulse Width           tPW                                      6                                                Fs

SHDN Input Pulldown Current      ISPD                                           0.8   1.2                                  FA

FLAG Output Voltage Low          VOL     FLAG sinking 1mA                             0.4                                  V

FLAG Leakage Current             IIL     VFLAG = 12V                                  0.5                                  FA

Note 2: All parameters are production tested at TA = +25NC. Limits over the operating temperature range are guaranteed by
           design.

Note 3: The MAX16126/MAX16127 power up with the external MOSFETs in off mode (VGATE = VSRC). The external MOSFETs turn
           on tSTART after the IC is powered up and all input conditions are valid.

Maxim Integrated                                                                                                               3
                                                                                                                   MAX16126/MAX16127

                                   Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                                                                                                                   Typical Operating Characteristics

(VIN = 12V, TA = +25NC, unless otherwise noted.)

                                 SUPPLY CURRENT vs. SUPPLY VOLTAGEMAX16126 toc01                           SUPPLY CURRENT vs. TEMPERATURE  MAX16126 toc02                                    SHUTDOWN SUPPLY CURRENT   MAX16126 toc03
                                                                                                                                                                                                   vs. SUPPLY VOLTAGE
                            300                                          SUPPLY CURRENT (A)         310                                          SUPPLY CURRENT (A)
                                    SHDN = HIGH                                                              SHDN = HIGH                                                           100
                                    GATE ENHANCED                                                                                                                                          SHDN = LOW
                                                                                                     290 GATE ENHANCED
                            250                                                                                                                                                     90
                                                                                                     270
SUPPLY CURRENT (A)                                                                                                                                                                80

                            200                                                                      250                                                                           70

                                                                                                     230                                                                           60

                            150                                                                      210                                                                           50

                                                                                                      190                                                                          40
                            100
                                                                                                                                                                                   30
                                                                                                      170
                                                                                                                                                                                   20

                            50     10  20                  30   40                                   150           0 20 40 60 80 100 120                                           10       6  12  18              24  30
                                0                                                                         -40 -20     TEMPERATURE (C)                                                 0

                                       SUPPLY VOLTAGE (V)                                                                                                                                      SUPPLY VOLTAGE (V)

                                     SHUTDOWN SUPPLY CURRENT      MAX16126 toc04                                 SHDN PULLDOWN CURRENT          MAX16126 toc05                                GATE-TO-SOURCE VOLTAGE   MAX16126 toc06
                                            vs. TEMPERATURE                                                           vs. TEMPERATURE                                                             vs. SUPPLY VOLTAGE
                                                                         SHDN PULLDOWN CURRENT (A)                                                    GATE-TO-SOURCE VOLTAGE (V)
                            50                                                                       1.0                                                                           10
                                   SHDN = LOW                                                        0.9                                                                            9
                                                                                                     0.8                                                                            8
                            45                                                                       0.7                                                                            7
                                                                                                     0.6                                                                            6
SUPPLY CURRENT (A)         40                                                                       0.5                                                                            5
                                                                                                     0.4                                                                            4
                            35                                                                       0.3                                                                            3
                                                                                                     0.2                                                                            2
                            30                                                                       0.1                                                                            1
                                                                                                                                                                                    0
                            25                                                                         0
                                                                                                         -40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125                                       0 5 10 15 20 25 30 35
                            20                                                                                             TEMPERATURE (C)                                                                     VIN (V)

                            15                                                                                   GATE PULLDOWN CURRENT
                                                                                                                      vs. TEMPERATURE
                            10
                               -40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125                               20
                                                                                                            VGATE = 12V
                                                 TEMPERATURE (C)                                           VSRC = GND

                                        GATE-TO-SOURCE VOLTAGE    MAX16126 toc07                     17                                         MAX16126 toc08                     200       GATE-PULLUP CURRENT                    MAX16126 toc09
                                              vs. TEMPERATURE                                                                                                                      180         vs. SUPPLY VOLTAGE
                                                                         GATE PULLDOWN CURRENT (mA)  14                                                GATE PULL-UP CURRENT(A)    160
                            10.0                                                                                                                                                   140                            VIN = VGATE = VSRC
                                                                                                     11                                                                            120                            GATE ENHANCED
                            9.6                                                                                                                                                    100      5 10 15 20 25 30
                                                                                                      8                                                                             80                     VIN (V)
GATE-TO-SOURCE VOLTAGE (V)  9.2                                                                                                                                                     60
                                                                                                      5                                                                             40
                            8.8                                                                          -40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125                                    20
                                                                                                                          TEMPERATURE (C)
                            8.4                                                                                                                                                      0
                                                                                                                                                                                         0
                            8.0

                            7.6

                            7.2

                            6.8

                            6.4        VIN = VSRC = VOUT = 12V
                                       GATE ENHANCED

                            6.0

                                 -40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125

                                       TEMPERATURE (C )

Maxim Integrated                                                                                                                                                                                                       4
                                                                      MAX16126/MAX16127

     Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                                                  Typical Operating Characteristics (continued)

(VIN = 12V, TA = +25NC, unless otherwise noted.)

     OVSET THRESHOLD vs. TEMPERATURE              UVSET THRESHOLD vs. TEMPERATURE                                                  FLAG OUTPUT LOW VOLTAGE
1.5                                          1.5                                                                                             vs. CURRENT

                             RISING                                       RISING                                         0.5
1.3
                                             1.3                                                                         0.4
OVSET THRESHOLD (V)
                                                                                                                   MAX16126 toc10a1.11.10.3

                                                                         UVSET THRESHOLD (V)FALLINGFALLING
                                                                                                                                                                                                                                                  MAX16126 toc10b
0.9                                          0.9                                                                         0.2
                                                                                                                                                     FLAG VOLTAGE (V)
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  MAX16126 toc11

0.7                                          0.7                                                                         0.1

0.5                                          0.5                                                                         0
    -40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125      -40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125
                                                                                                                              0  0.5  1.0                                                                                                                                                                      1.5  2.0
                      TEMPERATURE (C)                             TEMPERATURE (C)
                                                                                                                                      FLAG CURRENT (mA)

                             OVERVOLTAGE FAULT TO GATE                                REVERSE CURRENT
                      PROPAGATION DELAY vs. TEMPERATURE                             vs. REVERSE VOLTAGE

                  1.00                                                30
                           VOVSET PULSED FROM
                           (VTH - 100mV) TO (VTH + 100mV)             25

                  0.75                                                20
     PROPAGATION DELAY (s)
                                                                                                                        MAX16126 toc120.5015
                                                                                                      REVERSE CURRENT (A)
                                                                                                                                                                                                                                                                                               MAX16126 toc13
                                                                                                                     10
                  0.25

                                                                                                                      5

                  0                                                   0
                    -40 -25 -10 5 20 35 50 65 80 95 110 125              0 5 10 15 20 25 30

                                      TEMPERATURE (C)                                  REVERSE VOLTAGE (V)

Maxim Integrated                                                                                                                                                                                                                                                                                                    5
                                                                                                       MAX16126/MAX16127

Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                                                                                              Typical Operating Characteristics (continued)

(VIN = 12V, TA = +25NC, unless otherwise noted.)

                     STARTUP WAVEFORM                                                                     STARTUP FROM SHUTDOWN
                  (VIN = 0 TO 12V, RL = 100I,                                                          (SHDN RISING 0 TO 2V, VIN = 12V,
                  CIN = 0.1F, COUT = 100F)
                                                                                                          RLOAD = 100I, CIN = 0.1F)
                                                                              MAX16126 toc14
                                                                                                                                                                          MAX16126 toc15

                                                                                              VIN                                                                                         VSHDN
                                                                                              10V/div                                                                                     2V/div

                                                                                              VGATE                                                                                       VGATE
                                                                                              10V/div                                                                                     10V/div

                                                                                              VOUT                                                                                        VOUT
                                                                                              10V/div                                                                                     10V/div

                      400s/div                                                                                      400s/div

     OVERVOLTAGE SWITCH FAULT                                                                            OVERVOLTAGE LIMITER
(VOV = 20V, CIN = 0.1F, COUT = 100F)                                                                    (VUV = 4V, VOV = 20V,
                                                                                                       CIN = 0.1F, COUT = 100F)
                                                                          MAX16126 toc16
                                                                                                                                                                  MAX16126 toc17
                                                         VIN
                                                         20V/div                                                                                        VIN
                                                                                                                                                        20V/div
                                                                                              VGATE
                                                                                              10V/div                                                   VGATE
                                                                                                                                                        20V/div
                                                                                              VOUT                                                      VOUT
                                                                                              20V/div                                                   10V/div

                  100ms/div                                                                                          20ms/div

Maxim Integrated                                                                                                                                                                                   6
                                          MAX16126/MAX16127
Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                                                                                     Pin Configuration

                  TOP VIEW              OUT   FLAG

                                                        I.C.

                                        9     8         7

                            SRC 10                            6 GND

                            GATE 11           MAX16126        5 OVSET
                                              MAX16127        4 UVSET

                            IN 12                       EP

                                     +

                                        1     2         3

                                        SHDN  TERM      N.C.

                                              TQFN

Maxim Integrated                                                       7
                                                                 MAX16126/MAX16127

     Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                                                                                    Pin Description

PIN               NAME                                           FUNCTION

1                 SHDN   Shutdown Input. Drive SHDN low to force GATE and FLAG low and turn off the external n-channel
                         MOSFETs. Connect a 100kI resistor from SHDN to IN for normal operation.

2                 TERM   Voltage-Divider Termination Output. TERM is internally connected to IN. TERM is high impedance when
                         SHDN is low, forcing the current to zero in the resistive-divider connected to TERM.

3                 N.C. No Connection. Not internally connected.

4                 UVSET  Undervoltage Threshold Adjustment Input. Connect UVSET to the external resistive voltage-divider
                         network to adjust the desired input undervoltage threshold. Connect the resistive divider to TERM.

                         Overvoltage Threshold Adjustment Input. Connect OVSET to an external resistive voltage-divider

5    OVSET               network to adjust the desired overvoltage disable or overvoltage limit threshold. Connect the
                         resistive divider to TERM for overvoltage switch-mode applications or to OUT for overvoltage limiting

                         applications.

6                 GND Ground

7                 I.C. Internally Connected. Connect to GND.

                         FLAG Output. During startup, FLAG is low as long as VOUT is lower than 90% of VIN and after that
                  FLAG it is high impedance. It asserts low during shutdown mode, an overvoltage, thermal shutdown, or
8

                         undervoltage fault or when VOUT falls below 90% of VIN.

9                 OUT    Output Voltage-Sense Input. Connect OUT to the load with a 100I series resistor. Bypass with a
                         minimum 10FF capacitor to GND.

                         Source Input. Connect SRC to the common source connection of the external MOSFETs. When the

10                SRC MOSFETs are turned off, this connection is clamped to GND. An external zener diode between SRC

                         and GATE protects the gates of the external MOSFETs.

                         Gate-Driver Output. Connect GATE to the gates of the external n-channel MOSFETs. GATE is the

11                GATE charge-pump output during normal operation. GATE is quickly pulled low during a fault condition or

                         when SHDN is pulled low.

12                IN     Positive Supply Input Voltage. Connect IN to the positive side of the input voltage. Bypass IN with a
                         0.1FF ceramic capacitor to GND.

--                EP     Exposed Pad. Can be connected to GND or left unconnected.

Maxim Integrated                                                                                                                8
                                                            MAX16126/MAX16127

Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                        Detailed Description                                              Overvoltage Limiter (MAX16127)
                                                            In overvoltage limiter mode, the output voltage is regu-
The MAX16126/MAX16127 transient protection circuits are     lated at the overvoltage threshold voltage and continues
suitable for automotive and industrial applications where   to supply power to downstream devices. In this mode,
high-voltage transients are commonly present on supply      the device operates like a voltage regulator.
voltage inputs. The devices monitor the input voltage and
control two external common-source n-channel MOSFETs        During normal operation, GATE is enhanced 9V above
to protect downstream voltage regulators during load-       SRC. The output voltage is monitored through a resis-
dump events or other automotive pulse conditions.           tive divider between OUT and OVSET. When OUT rises
                                                            above the overvoltage threshold, GATE goes low and
The devices feature an overvoltage and an undervoltage      the MOSFETs turn off. As the voltage on OUT falls below
comparator for voltage window detection. A flag output      the overvoltage threshold minus the threshold hysteresis,
(FLAG) asserts when a fault event occurs.                   GATE goes high and the MOSFETs turn back on again,
                                                            regulating OUT in a switched-linear mode at the overvolt-
Two external back-to-back n-channel MOSFETs provide         age threshold.
reverse-voltage protection and also prevent reverse cur-
rent during a fault condition. Compared to a traditional    The switching frequency depends on the gate charge of
reverse-battery diode, this approach minimizes power        the MOSFETs, the charge-pump current, the output load
dissipation and voltage drop, and allows the circuit to     current, and the output capacitance.
operate at very low cold-crank voltages (3V minimum).
                                                            Caution must be exercised when operating the
The MAX16127 provides a limiter-mode fault manage-          MAX16127 in voltage-limiting mode for long durations.
ment for overvoltage and thermal shutdown conditions,       Since MOSFETs can dissipate power continuously during
whereas the MAX16126 provides switch-mode fault             this interval, proper heat sinking should be implemented
management for overvoltage and thermal shutdown con-        to prevent damage to them.
ditions. In the limiter mode, the MOSFETs cycle on and
off so the output voltage is limited. In the switch mode,                                 Overvoltage Switch (MAX16126)
the external MOSFETs are switched off, disconnecting        In the overvoltage switch mode, the internal overvolt-
the load from the input. In both cases, FLAG asserts to     age comparator monitors the input voltage and the load
indicate a fault.                                           is completely disconnected from the input during an
                                                            overvoltage event. When the input voltage exceeds the
                                          Gate Charge Pump  overvoltage threshold, GATE goes low and the MOSFETs
The MAX16126/MAX16127 use a charge pump to gener-           turn off, disconnecting the input from the load. After that,
ate the GATE to SRC voltage and enhance the external        for the autoretry mode version, the autoretry timer starts,
MOSFETs. After the input voltage exceeds the input          while for the latched mode version a power cycle to IN or
undervoltage threshold, the charge pump turns on after      a cycle on SHDN is needed to turn the external MOSFETs
a 150Fs delay.                                              back on.

During a fault condition, GATE is pulled to ground with     The MAX16126 can be configured to latch off (suffix D)
a 8.8mA (min) pulldown current. Note that an external       even after the overvoltage condition ends. The latch is
zener diode is required to be connected between the         cleared by cycling IN below the undervoltage threshold
gate and source of the external MOSFETs. See the            or by toggling SHDN.
Applications Information section.
                                                            The devices can also be configured to retry:
                                  Overvoltage Protection
The MAX16126/MAX16127 detect overvoltage condi-             U One time, then latch off (suffix B)
tions using a comparator that is connected through an
external resistive divider to the input or output voltage.  U Three times, then latch off (suffix C)
An overvoltage condition causes the GATE output to go
low, turning off the external MOSFETs. FLAG also asserts    U Always retry and never latch off (suffix A)
to indicate the fault condition.
                                                            There is a fixed 150ms (typ) delay between each retry
                                                            attempt. If the overvoltage fault condition is gone when
                                                            a retry is attempted, GATE goes high and power is
                                                            restored to the downstream circuitry.

Maxim Integrated                                            9
                                                               MAX16126/MAX16127

Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                                Undervoltage Protection        reverse-voltage condition, the two external n-channel
The MAX16126/MAX16127 monitor the input voltage for            MOSFETs are turned off, protecting the load. Connect a
undervoltage conditions. If the input voltage is below the     0.1F ceramic capacitor from IN to GND, connect a 10nF
undervoltage threshold (VIN < VTH - VTH-HYS), GATE             ceramic capacitor from GATE to SRC, connect 10F from
goes low, turning off the external MOSFETs and FLAG            OUTPUT to GND, and minimize the parasitic capaci-
asserts. When the input voltage exceeds the undervolt-         tance from GATE to GND to have a fast reserve-battery
age threshold (VIN > VTH), GATE goes high after a 150Fs        voltage-transient protection. During normal operation,
delay (typ).                                                   both MOSFETs are turned on and have a minimal forward
                                                               voltage drop, providing lower power dissipation and a
For the MAX16126/MAX16127, an external resistive               much lower voltage drop than a reverse-battery protec-
divider connected between TERM, UVSET, and GND                 tion diode.
sets the undervoltage threshold (TERM is connected to
IN when SHDN is high).                                                          Applications Information

                                         Thermal Shutdown                        Automotive Electrical Transients
The MAX16126/MAX16127 thermal shutdown feature                                                                     (Load Dump)
turns off the MOSFETs if the internal die tempera-
ture exceeds +145NC (TJ). By ensuring good thermal             Automotive circuits generally require supply voltage
coupling between the MOSFETs and the MAX16126/                 protection from various transient conditions that occur
MAX16127, the thermal shutdown can turn off the                in automotive systems. Several standards define various
MOSFETs if they overheat.                                      pulses that can occur. Table 1 summarizes the pulses
                                                               from the ISO7637-2 specification.
When the junction temperature exceeds TJ = +145NC
(typ), the internal thermal sensor signals the shutdown        Most of the pulses can be mitigated with capacitors
logic, pulling the GATE voltage low and allowing the           and zener clamp diodes (see the Typical Operating
device to cool. When TJ drops by 15NC (typ), GATE goes         Characteristics and also the Increasing the Input Voltage
high and the MOSFETs turn back on. Do not exceed the           Protection Range section). The load dump (pulse 5a and
absolute maximum junction-temperature rating of TJ =           5b) occurs when the alternator is charging the battery
+150NC.                                                        and a battery terminal gets disconnected. Due to the
                                                               sudden change in load, the alternator goes out of regula-
                                         Flag Output (FLAG)    tion and the bus voltage spikes. The pulse has a rise time
An open-drain FLAG output indicates fault conditions.          of about 10ms and a fall time of about 400ms, but can
During startup, FLAG is initially low and goes high            extend out to 1s or more depending on the characteris-
impedance when VOUT is greater than 90% of VIN if no           tics of the charging system. The magnitude of the pulse
fault conditions are present. FLAG asserts low during          depends on the bus voltage and whether the system is
shutdown mode, an overvoltage, thermal shutdown, or            unsuppressed or uses central load-dump suppression
undervoltage fault, or when VOUT falls below 90% of VIN.       (generally implemented using very large clamp diodes
                                                               built into the alternator). Table 1 lists the worst-case val-
                                           TERM Connection     ues from the ISO7637-2 specification.
The TERM connection has an internal switch to IN. In
shutdown (SHDN = GND), this switch is open. By con-            Cold crank (pulse 4) occurs when activating the starter
necting the voltage threshold resistive divider to TERM        motor in cold weather with a marginal battery. Due to the
instead of directly to IN, power dissipation in the resistive  large load imposed by the starter motor, the bus volt-
divider can be eliminated and the shutdown supply cur-         age sags. Since the MAX16126/MAX16127 can operate
rent reduced.                                                  down to 3V, the downstream circuitry can continue to
                                                               operate through a cold-crank condition. If desired, the
                           Reverse-Voltage Protection          undervoltage threshold can be increased so that the
The MAX16126/MAX16127 integrate reverse-voltage                MOSFETs turn off during a cold crank, disconnecting the
protection, preventing damage to the downstream cir-           downstream circuitry. An output reservoir capacitor can
cuitry caused by battery reversal or negative transients.      be connected from OUT to GND to provide energy to the
The devices can withstand reverse voltage to -36V              circuit during the cold-crank condition.
without damage to themselves or the load. During a

Maxim Integrated                                               10
                                                               MAX16126/MAX16127

Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

Table 1. Summary of ISO7637 Pulses

     NAME                   DESCRIPTION                PEAK VOLTAGE (V) (max)*               DURATION
                   Inductive load disconnection                  12V SYSTEM                  1ms to 2ms
Pulse 1           Inductive wiring disconnection                        -100
Pulse 2a                                                                 50                     0.05ms
Pulse 3a                 Switching transients                           -150                     0.2Fs
Pulse 3b                                                                100                100ms (initial)
                               Cold crank                                -7                   Up to 20s
Pulse 4            Load dump (unsuppressed)                              -6                400ms (single)
                                                                         87
Pulse 5a             Load dump (suppressed)
Pulse 5b                                              (Varies, but less than pulse 5a)

*Relative to system voltage.

Refer to the ISO7637-2 specification for details on pulse      VTRIPHIGH                =  VTH  R  TOTAL  
waveforms, test conditions, and test fixtures.                                                      R3   

         Setting Overvoltage and Undervoltage                  where RTOTAL = R1 + R2 + R3, VTH is the 1.225V OVSET/
                                 Thresholds (MAX16126)         UVSET threshold, VTH-HYS is the hysteresis.
                                                               Use the following steps to determine the values for R1,
The MAX16126 uses an external resistive divider to             R2, and R3:
set the overvoltage and undervoltage thresholds. The
MAX16126 operates in switch mode in which the internal         1) Choose a value for RTOTAL, the sum of R1, R2, and R3.
overvoltage comparator monitors the input voltage. It          2) Calculate R3 based on RTOTAL and the desired upper
uses three resistors in a single resistive divider to set the
undervoltage and overvoltage thresholds. The top of the            trip point:
resistive divider connects to TERM (see Figure 1).
                                                                                        R3 = VTH R TOTAL
The MAX16126 includes internal undervoltage and over-                                            VTRIPHIGH
voltage comparators for window detection. GATE is
enhanced and the n-channel MOSFETs are on when                 3) Calculate R2 based on RTOTAL, R3, and the desired
the IN voltage is within the selected window. When the             lower trip point:
monitored voltage falls below the lower limit (VTRIPLOW)
or exceeds the upper limit (VTRIPHIGH) of the window,                        R2 = (VTH - VTH-HYS) RTOTAL - R3
the GATE voltage goes to GND, turning off the MOSFETs.                                        VTRIPLOW
The circuit in Figure 1 shows the MAX16126 enabling the
DC-DC converter when the monitored voltage is in the           4) Calculate R1 based on RTOTAL, R2, and R3:
selected window.                                                                       R1 = R TOTAL - R2 - R3

The resistor values R1, R2, and R3 can be calculated as
follows:

VTRIPLOW          =  (VTH     -  VTH-HYS)  R TOTAL  
                                           R2 + R3  

Maxim Integrated                                                                                                 11
                                          MAX16126/MAX16127
Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                           VIN                                                                      DC-DC
                                                                        10nF                      CONVERTER

                                                                                              IN       OUT

                                                                                  100I  10F      GND
                                                                              OUT
                                                GATE      SRC
                                  100kI    IN
                                                         MAX16126
                                           SHDN
                                                            GND
                        0.1F

                                                  TERM                        FLAG
                           R1

                                                  UVSET
                           R2

                                                  OVSET
                           R3

Figure 1. Overvoltage and Undervoltage Window Detector Circuit (MAX16126)

         Setting Overvoltage and Undervoltage                                 where RTOTAL_UV = R1 + R2, VTH is the 1.225V UVSET
                                 Thresholds (MAX16127)                        rising threshold, VTH-HYS is the hysteresis, and VUV is the
                                                                              desired undervoltage threshold.
The MAX16127 operates in limiter mode and uses sepa-
rate resistive dividers to set the undervoltage and over-                     Use the nearest standard-value resistor that is less
voltage thresholds. The top of the overvoltage divider                        than the calculated value. A lower value for total resis-
connects to OUT and the top of the undervoltage divider                       tance dissipates more power, but provides slightly better
connects to TERM (see Figure 2).                                              accuracy.

Use the following formula to calculate R4:                                                                              MOSFET Selection
                                                                              MOSFET selection is critical to design a proper protec-
                  = R4  VTH      R  TOTAL_OV                                 tion circuit. Several factors must be taken into account:
                                                                              the gate capacitance, the drain-to-source voltage rating,
                                        VOV                                   the on-resistance (RDS(ON)), the peak power dissipation
                                                                              capability, and the average power dissipation limit. In
where RTOTAL_OV = R3 + R4, VTH is the 1.225V OVSET                            general, both MOSFETs should have the same part num-
rising threshold and VOV is the desired overvoltage                           ber. For size-constrained applications, a dual MOSFET
threshold. The falling threshold of VTH is 5% below the                       can save board area. Select the drain-to-source voltage
rising threshold.                                                             so that the MOSFETs can handle the highest voltage that
                                                                              might be applied to the circuit. Gate capacitance is not
Similarly, to calculate the values of R1 and R2:                              as critical, but it does determine the maximum turn-on
                                                                              and turn-off time. MOSFETs with more gate capacitance
= R2              (VTH  -  VTH-HYS   )    R TOTAL _UV                        tend to respond more slowly.
                                                VUV

Maxim Integrated                                                                                             12
                                          MAX16126/MAX16127
Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                                                                                                               DC-DC
                                                                                                             CONVERTER

                  VIN                                                                                    IN       OUT
                                                             10nF
                                                                                                   10F      GND

                                   GATE               SRC                        100I
                                IN                                 OUT
                                                MAX16127
                         100kI  SHDN
                                                       GND
                  0.1F

                                         TERM                       FLAG
                  R1                                                                           R3

                                         UVSET                     OVSET
                  R2                                                                           R4

Figure 2. Overvoltage and Undervoltage Limiter Protection Configuration (MAX16127)

                                     MOSFET Power Dissipation      on the output. In limiter mode, the output voltage is a
The RDS(ON) must be low enough to limit the MOSFET                 sawtooth wave with characteristics determined by the
power dissipation during normal operation. Power dis-              RDS(ON) of the MOSFETs, the output load current, the
sipation (per MOSFET) during normal operation can be               output capacitance, the gate charge of the MOSFETs,
calculated using this formula:                                     and the GATE charge-pump current.

                       P = ILOAD2 x RDS(ON)                        Since limiter mode can involve high switching currents
                                                                   when the GATE is turning on at the start of a limiting cycle
where P is the power dissipated in each MOSFET and                 (especially when the output capacitance is high), it is
ILOAD is the average load current.                                 important to ensure the circuit does not violate the peak
                                                                   power rating of the MOSFETs. Check the pulse power
During a fault condition in switch mode, the MOSFETs               ratings in the MOSFET data sheet.
turn off and do not dissipate power. Limiter mode impos-
es the worst-case power dissipation. The average power                                                     MOSFET Gate Protection
can be computed using the following formula:                       To protect the gate of the MOSFETs, connect a zener
                                                                   clamp diode from the gate to the source. The cathode
                     P = ILOAD x (VIN - VOUT)                      connects to the gate, and the anode connects to the
                                                                   source. Choose the zener clamp voltage to be above 10V
where P is the average power dissipated in both                    and below the MOSFET VGS maximum rating.
MOSFETs, ILOAD is the average load current, VIN is the
input voltage, and VOUT is the average limited voltage

Maxim Integrated                                                                                                        13
                                                                          MAX16126/MAX16127

Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

       Increasing the Input Voltage Protection                            It is important to compute the peak power dissipation
                                                              Range       in the series resistor. Most standard surface-mount
                                                                          resistors cannot withstand the peak power dissipation
The MAX16126/MAX16127 can tolerate -36V to +90V.                          during certain pulse events. Check the resistor data
To increase the positive input voltage range protection,                  sheets for pulse power derating curves. If necessary,
connect two back-to-back zener diodes from IN to sys-                     connect multiple resistors in parallel or use automotive-
tem ground, and connect a resistor in series with IN and                  rated resistors.
the power-supply input to limit the current drawn by the
zener diodes (see Figure 3).                                              The shutdown input needs a series resistor to limit the
                                                                          current if VIN exceeds the clamped voltage on IN. A good
Zener diode D1 clamps positive voltage excursions and                     starting point is 100kI.
D2 clamps negative voltage excursions. Set the zener
voltages so the worst-case voltages do not exceed the                                                Output Reservoir Capacitor
ratings of the part. Also ensure that the zener diode                     The output capacitor can be used as a reservoir capaci-
power ratings are not exceeded. The combination of                        tor to allow downstream circuitry to ride out fault transient
the series resistor and the zener diodes also help snub                   conditions. Since the voltage at the output is protected
pulses on the supply voltage input and can aid in clamp-                  from input voltage transients, the capacitor voltage rating
ing the low-energy ISO7637-2 pulses.                                      can be less than the expected maximum input voltage.

                                                                                                 DC-DC
                                                                                               CONVERTER

                  VBATT                                                                    IN       OUT
                               RS
                             100I                 10nF                               10F      GND

                             D1                                                100I  *              *
                             D2                                           OUT
                                            GATE              SRC
                   *               100kI  IN
                                                              MAX16126
                                          SHDN                MAX16127    FLAG

                                                                     GND

                    *SYSTEM GROUND
Figure 3. Circuit to Increase Input Voltage Protection Range

Maxim Integrated                                                                                          14
                                          MAX16126/MAX16127
Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                  VIN                                                            VOUT
                                                                 10nF
                                                                                    COUT
                                                                           100I     10F
                                                                       OUT
                         100kI       GATE         SRC
                                IN                                        FLAG
                                                  MAX16126
                                SHDN
                                                       GND
                  0.1F

                                           TERM
                  R1

                                           UVSET
                  R2

                                           OVSET
                  R3

Figure 4. MAX16126 Typical Operating Circuit

Maxim Integrated                                                                          15
                                          MAX16126/MAX16127
Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                  VIN                                                                          VOUT
                                                                 10nF                           10F

                                                                       100I

                                     GATE         SRC                  OUT   R3
                                IN
                         100kI                    MAX16127
                                SHDN
                                                       GND
                  0.1F                                                OVSET
                                                                                           R4
                                           TERM
                  R1                                                    FLAG

                                           UVSET
                  R2

Figure 5. MAX16127 Typical Operating Circuit

Maxim Integrated                                                                                      16
                                          MAX16126/MAX16127
Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                                 GATE                                SRC

                                                      CHARGE
                                                       PUMP

                                                                                    MAX16126
                                                                                    MAX16127

                  IN                                                                          OUT

                                                UVLO                      POWER-OK            SHDN
                                                                                              FLAG
                   TERM  1.225V
                  UVSET  1.225V                       CONTROL LOGIC
                                                             GND
                  OVSET

                                                                           THERMAL
                                                                          PROTECTION

Figure 6. MAX16126/MAX16127 Functional Diagram

Maxim Integrated                                                                                    17
                                                          MAX16126/MAX16127

Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                                                                             Ordering Information

PART              PIN-PACKAGE                       TOP MARK                              FUNCTION
                                                                                          Always autoretry
MAX16126TCA+      12 TQFN-EP**                      +ABV
MAX16126TCA/V+*   12 TQFN-EP**                      +ABV                     Switch mode  One retry, then latch
MAX16126TCB+      12 TQFN-EP**                      +ABX                                  Three retries, then latch
MAX16126TCB/V+*   12 TQFN-EP**                      +ABX
MAX16126TCC+      12 TQFN-EP**                      +ABY                                  Latch mode
MAX16126TCC/V+*   12 TQFN-EP**                      +ABX
MAX16126TCD+      12 TQFN-EP**                      +ABZ                                  Limiter mode
MAX16126TCD/V+*   12 TQFN-EP**                      +ABZ
MAX16127TC+       12 TQFN-EP**                      +ABW
MAX16127TC+/V*    12 TQFN-EP**                      +ABW

Note: All devices are specified over the -40C to +125C temperature range.

+Denotes a lead(Pb)-free/RoHS-compliant package.
/V denotes an automotive qualified part.
*Future product--contact factory for availability.
**EP = Exposed pad.

                  Chip Information                                           Package Information

PROCESS: BiCMOS                                     For the latest package outline information and land patterns (foot-
                                                    prints), go to www.maximintegrated.com/packages. Note that a
                                                    "+", "#", or "-" in the package code indicates RoHS status only.
                                                    Package drawings may show a different suffix character, but the
                                                    drawing pertains to the package regardless of RoHS status.

                                                    PACKAGE                  PACKAGE      OUTLINE           LAND
                                                        TYPE                    CODE         NO.      PATTERN NO.

                                                    12 TQFN-EP                T1233+4      21-0136        90-0019

Maxim Integrated                                                                                                     18
                                        MAX16126/MAX16127

Load-Dump/Reverse-Voltage Protection Circuits

                                                                        Revision History

REVISION  REVISION                      DESCRIPTION                                                       PAGES
NUMBER       DATE                                                                                       CHANGED

      0   11/11 Initial release                                                                               --

      1                Revised the Electrical Characteristics, Typical Operating Characteristics, the  13, 4, 9, 10,
          6/12 Overvoltage Limiter (MAX16127), Reverse-Voltage Protection, and the Increasing the             14
      2
      3                Input Voltage Protection Range sections and Figure 3.                              2, 3, 14
      4
          12/12     Updated Input Supply Current, SRC Input Current, and GATE Output Voltage High             12
                    Above VSRC conditions in the Electrical Characteristics and updated Figure 3              18
          12/13     Updated Figure 3
          2/14
                    Added /V automotive OPNs to Ordering Information

Maxim Integrated cannot assume responsibility for use of any circuitry other than circuitry entirely embodied in a Maxim Integrated product. No circuit patent
licenses are implied. Maxim Integrated reserves the right to change the circuitry and specifications without notice at any time. The parametric values (min and
max limits) shown in the Electrical Characteristics table are guaranteed. Other parametric values quoted in this data sheet are provided for guidance.

Maxim Integrated 160 Rio Robles, San Jose, CA 95134 USA 1-408-601-1000                                 19

2014 Maxim Integrated Products, Inc.  Maxim Integrated and the Maxim Integrated logo are trademarks of Maxim Integrated Products, Inc.
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Maxim Integrated:

  MAX16126TCA+ MAX16126TCB+ MAX16126TCC+ MAX16126TCD+ MAX16127TC+ MAX16127TC+T
MAX16126TCA+T MAX16126TCB+T MAX16126TCC+T MAX16126TCD+T MAX16126TCA/V+
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