MAXIM 納米功耗微處理器監控電路：設計與應用指南

在電子設備的設計中，微處理器（μP）的穩定運行至關重要。電源波動、軟件故障等因素都可能導致微處理器出現異常，進而影響整個系統的性能。為了確保微處理器在各種情況下都能可靠工作，監控電路成為了不可或缺的一部分。MAXIM 的 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860 - MAX6869 系列納米功耗微處理器監控電路，就是這樣一種能夠提供全面保護的解決方案。

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一、產品概述

MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860 - MAX6869 系列產品將電壓監控、看門狗定時器和手動復位輸入功能集成在一個 5 引腳的 SOT23 封裝中，具有超低的 170nA（典型值）電源電流，非常適合用于便攜式和電池供電設備。這些設備能夠在監測到電壓下降、手動復位信號或看門狗定時器超時等情況時，及時發出復位信號，確保微處理器能夠從異常狀態中恢復。

二、關鍵特性

2.1 超低功耗

該系列產品的典型電源電流僅為 170nA，這使得它們在電池供電的應用中具有顯著的優勢，能夠有效延長設備的電池續航時間。

2.2 多種復位閾值選項

提供從 +1.575V 到 +4.625V 以約 100mV 為增量的工廠預調復位閾值電壓，工程師可以根據具體應用需求選擇合適的閾值，確保系統在不同電壓條件下都能穩定運行。

2.3 靈活的復位超時時間

每個設備都提供六種最小復位超時選項，范圍從 10ms 到 1200ms，滿足不同系統對復位時間的要求。其中，MAX6861/MAX6862/MAX6863 還具有引腳可選的 10ms/150ms（最小值）復位超時周期，進一步增加了設計的靈活性。

2.4 手動復位和看門狗定時器功能

部分型號（如 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6861 - MAX6869）提供手動復位輸入，允許用戶通過外部信號手動觸發復位操作。而 MAX6864 - MAX6869 則具備看門狗定時器功能，能夠監測微處理器的活動，防止代碼執行錯誤。看門狗定時器提供 3.3s 或 209s（典型值）的超時選項，可根據系統的復雜程度和響應要求進行選擇。

2.5 多種復位輸出選項

提供推挽式低電平有效、推挽式高電平有效和開漏式低電平有效三種復位輸出選項，方便與不同類型的微處理器和系統進行接口。

2.6 抗短瞬態干擾能力

該系列產品對短時間的電源瞬態干擾具有較強的免疫力，能夠有效避免因電源波動而誤觸發復位信號，提高系統的穩定性。

2.7 小封裝和引腳兼容性

采用 5 引腳的 SOT23 小封裝，節省電路板空間。同時，MAX6861/MAX6862/MAX6863 與 TPS3836/TPS3837/TPS3838 引腳兼容，方便工程師進行升級和替換。

三、引腳說明

不同型號的產品在引腳功能上略有差異，但主要引腳包括復位輸出（RESET）、接地（GND）、手動復位輸入（MR）、看門狗輸入（WDI，僅部分型號有）和電源電壓輸入（VCC）。以下是各型號的引腳詳細說明：

3.1 MAX6854/MAX6855/MAX6856

• RESET：低電平有效開漏或推挽式復位輸出。當 VCC 下降到所選復位閾值以下或 MR 被拉低時，RESET 從高電平變為低電平，并在 VCC 超過復位閾值且 MR 釋放后的復位超時期間保持低電平。
• GND：接地引腳。
• MR：低電平有效手動復位輸入。將 MR 拉低可觸發復位操作，復位輸出在 MR 保持低電平時以及 MR 變為高電平后的復位超時期間保持有效。
• VCC：電源電壓輸入，用于 VCC 復位監測。對于噪聲較大的系統，建議在 VCC 和 GND 之間連接一個 0.1μF 的旁路電容。

3.2 MAX6858/MAX6860

• I.C.：內部連接引腳，為提高抗噪能力，可將其連接到 GND。
• GND：接地引腳。
• RESET：低電平有效開漏或推挽式復位輸出，功能與 MAX6854/MAX6856 類似。
• VCC：電源電壓輸入。

3.3 MAX6861/MAX6862/MAX6863

• CT：復位超時選擇輸入。將 CT 連接到低電平可選擇 D1 復位超時輸出周期，連接到高電平（通常為 VCC）可選擇 D3 復位超時周期。
• GND：接地引腳。
• MR：手動復位輸入。
• RESET：低電平有效開漏或推挽式復位輸出。
• VCC：電源電壓輸入。

3.4 MAX6864/MAX6865/MAX6866/MAX6867/MAX6868/MAX6869

• RESET：低電平有效開漏或推挽式復位輸出，當 VCC 下降到復位閾值以下、MR 被拉低或看門狗定時器超時時，RESET 變為低電平。
• GND：接地引腳。
• MR：手動復位輸入。
• WDI：看門狗輸入。如果 WDI 保持高電平或低電平的時間超過看門狗超時周期，內部看門狗定時器將超時，觸發復位操作。
• VCC：電源電壓輸入。

四、工作原理

4.1 復位輸出

微處理器的復位輸入用于將其置于已知狀態。當 VCC 下降到復位閾值以下時，復位輸出（RESET 或 RESET）將被激活。對于 RESET 輸出，當 VCC 低于閾值時變為低電平；對于 RESET 輸出，則變為高電平。一旦 VCC 超過復位閾值，內部定時器將使復位輸出在指定的復位超時期間保持有效，然后復位輸出將恢復到正常狀態。

4.2 手動復位輸入

許多基于微處理器的產品需要手動復位功能，以便操作人員、測試技術人員或外部邏輯電路能夠手動觸發復位。MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6861 - MAX6869 系列產品提供了 MR 輸入，當 MR 被拉低時，復位輸出將被激活，并在 MR 保持低電平和 MR 變為高電平后的復位超時期間保持有效。

4.3 看門狗定時器

MAX6864 - MAX6869 的看門狗定時器電路用于監測微處理器的活動。如果微處理器在看門狗超時周期（tWDI）內沒有對看門狗輸入（WDI）進行高低電平切換，復位輸出將被激活，持續時間為復位超時周期（tRP）。內部定時器在復位被激活、手動復位被觸發或 WDI 出現上升沿或下降沿時將被清零。

五、應用信息

5.1 選擇復位超時周期

對于 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860/MAX6864 - MAX6869，復位超時周期是固定的，可根據具體應用需求從表 4 中選擇合適的選項。而 MAX6861/MAX6862/MAX6863 則具有復位超時選擇輸入 CT，可通過將 CT 連接到低電平或高電平來選擇 10ms 或 150ms（最小值）的復位超時周期。

5.2 瞬態抗干擾能力

該系列產品對短時間的電源瞬態干擾具有較強的免疫力。典型工作特性中的“最大 VCC 瞬態持續時間與復位閾值過驅動”曲線顯示了這種關系。在曲線下方的區域，設備通常不會產生復位脈沖。一般來說，100mV 的 VCC 瞬態持續時間為 40μs 或更短時，不會導致復位。

5.3 與其他電壓接口兼容性

開漏式 RESET 輸出可用于與具有其他邏輯電平的微處理器進行接口。開漏輸出可以連接到 0 至 5.5V 的電壓，但需要注意的是，隨著監控器的 VCC 降低，IC 在 RESET 端吸收電流的能力也會下降。

5.4 確保低電壓下 RESET 有效

當 VCC 下降到 1.1V 以下時，推挽式 RESET 輸出的電流吸收能力會急劇下降，連接到 RESET 的高阻抗 CMOS 邏輯輸入可能會漂移到不確定的電壓。為了確保在 VCC 下降到 0V 時 RESET 仍然有效，對于 MAX6854/MAX6858/MAX6861/MAX6864/MAX6867 的推挽式輸出，可以在 RESET 和 GND 之間添加一個下拉電阻。但需要注意的是，外部下拉電阻不能用于開漏式復位輸出。

5.5 看門狗軟件考慮

為了讓看門狗定時器更有效地監測軟件執行情況，可以在程序的不同點設置和復位看門狗輸入，而不是簡單地對看門狗輸入進行高低電平脈沖操作。這樣可以避免程序陷入死循環，導致看門狗定時器在循環內不斷被復位，無法正常超時觸發復位操作。

六、訂購信息

該系列產品提供多種型號和配置選項，工程師可以根據具體需求選擇合適的產品。訂購時，需要在型號中插入復位閾值后綴（參考表 2）和所需復位超時周期對應的數字（參考表 4）。對于 MAX6864 - MAX6869，還需要在復位超時周期后綴后插入所需看門狗超時周期對應的字母（S 或 L，參考表 3）。標準版本通常有 2500 件的訂購增量，非標準版本則需要 10000 件的訂購增量。產品提供有鉛和無鉛封裝，訂購無鉛封裝時，需要將“-T”替換為“+T”。

七、總結

MAXIM 的 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860 - MAX6869 系列納米功耗微處理器監控電路以其超低功耗、多種功能選項和靈活的配置方式，為電子工程師提供了一個可靠的微處理器保護解決方案。無論是便攜式設備、電池供電系統還是對穩定性要求較高的應用，這些監控電路都能夠有效地提高系統的可靠性和穩定性。在實際設計中，工程師可以根據具體需求選擇合適的型號和配置，并注意相關的應用信息和注意事項，以確保系統的最佳性能。你在使用這些監控電路的過程中遇到過哪些問題呢？你又是如何解決的？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。