探索 MAX16163/MAX16164：納米功耗可編程睡眠時開關控制器

在電子設備的設計中，功耗管理和靈活的開關控制是至關重要的。今天，我們將深入研究 Analog Devices 公司的 MAX16163/MAX16164 納米功耗可編程睡眠時開關控制器，了解它的特點、工作原理以及應用場景。

文件下載：MAX16163.pdf

器件概述

MAX16163 和 MAX16164 是具有可編程睡眠時間的納米功耗開/關控制器，它們集成了一個功率開關，可提供高達 200mA 的負載電流。這兩款器件有兩種配置睡眠時間的方式：可以使用外部電阻進行配置，也能通過 (I^{2}C) 總線進行編程。

在器件上電時，會檢查 PB/SLP 引腳的連接情況。若該引腳與地之間的電阻大于 5.5MΩ，則器件被配置為 (I^{2}C) 可編程模式；反之，則為電阻可編程模式。

MAX16163 工作流程

MAX16163 上電后，會測量 PB/SLP 引腳到地的電阻，并據此設置合適的睡眠時間，隨后使能 OUT 輸出。當下游設備（如微控制器）完成任務后，在 CLRB 引腳產生一個下降沿信號，MAX16163 會關閉 OUT 輸出并啟動睡眠定時器。當定時器計時結束，OUT 輸出會再次被使能。

MAX16164 工作流程

MAX16164 上電后同樣會測量 PB/SLP 引腳到地的電阻并設置睡眠時間，但它會保持 OUT 輸出關閉，并使器件進入關機狀態。直到 PB/SLP 引腳上的按鈕被按下，OUT 輸出才會被使能。

產品優勢與特性

超低電流，節省功耗

• 睡眠定時器狀態：僅消耗 30nA 的靜態電流 (I_{Q})。
• 關機狀態：靜態電流 (I_{Q}) 低至 10nA。
• 寬電源電壓范圍：(V_{CC}) 可在 1.7V 至 5.5V 之間工作。

強大特性，提高設備可靠性

• 按鈕輸入：能夠承受高達 ±60V 的電壓。
• ESD 保護：具備 ±40kV 的人體模型（HBM）靜電放電保護能力。

靈活配置，提供多樣設計選擇

• 睡眠時間可編程：支持 (I^{2}C) 或電阻兩種編程方式。
• 中斷輸出與清除輸入：在電阻可編程配置中提供中斷輸出和清除輸入功能。
• 豐富的睡眠時間選項：從 100ms 到 24 小時，以及無限時間，共有多達 32 種不同的睡眠時間值可供選擇。
• 低電壓降輸出：鎖存輸出可提供 200mA 的負載電流，電壓降小于 30mV。

應用場景

MAX16163/MAX16164 適用于多種應用場景，特別是對功耗敏感的設備，包括但不限于：

• 電池供電設備：延長電池續航時間。
• 遠程傳感器：實現低功耗運行。
• 物聯網（IoT）設備：滿足長時間待機和間歇性工作的需求。
• 便攜式儀器：減小體積和功耗。
• 手持消費電子設備：提升用戶體驗。
• 工業設備：確保在惡劣環境下的可靠運行。
• 一次性低功耗電子設備：降低成本和功耗。

技術細節剖析

引腳配置與功能

MAX16163/MAX16164 提供 6 引腳 μDFN 和 6 凸點薄晶圓級封裝（WLP）兩種封裝形式。各引腳功能如下：

• VCC：電源輸入引腳。
• GND：接地引腳。
• PB/SLP：按鈕輸入和睡眠時間配置電阻連接引腳。在 RES_CALC 狀態下，測量該引腳與地之間的電阻來設置睡眠時間。
• SCL/CLR：在 (I^{2}C) 可編程配置中為 (I^{2}C) 總線時鐘線；在電阻可編程配置中為清除輸入引腳。
• SDA/INT：在 (I^{2}C) 可編程配置中為 (I^{2}C) 總線數據線；在電阻可編程配置中為低電平有效、開漏輸出的中斷/復位引腳。
• OUT：內部 MOSFET 開關的源極引腳，使能時連接到 VCC，關閉時與 VCC 斷開。

狀態機分析

MAX16163/MAX16164 的狀態機包含多個狀態，如上電復位（POR）、PB_WAIT、RES_CALC、關機（SHUTDOWN）、活動（ACTIVE）、PB_CHK、睡眠定時器（SLEEP_TIMER）和睡眠定時器等待（SLEEP_TIMER_WAIT）狀態。每個狀態都有特定的條件和轉換規則，確保器件的正常運行。

(I^{2}C) 總線操作

在 (I^{2}C) 可編程配置中，MAX16163/MAX16164 作為 (I^{2}C) 總線的從設備，支持標準的讀寫操作。其 7 位從設備地址為 0x23，通過 (I^{2}C) 總線可以方便地配置睡眠時間和控制設備狀態。

典型應用電路

文檔中給出了多種典型應用電路，包括 MAX16163 在電阻可編程和 (I^{2}C) 可編程且無按鈕的應用，以及 MAX16164 在電阻可編程和 (I^{2}C) 可編程且有按鈕的應用。這些電路為工程師提供了實際設計的參考。

總結

MAX16163/MAX16164 納米功耗可編程睡眠時開關控制器以其超低功耗、強大的功能和靈活的配置選項，為電子工程師在設計各種低功耗設備時提供了一個優秀的解決方案。無論是在電池供電設備還是物聯網應用中，都能發揮重要作用。希望通過本文的介紹，能幫助大家更好地理解和應用這款器件。

大家在使用 MAX16163/MAX16164 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。