低功耗監控電路MAX16056 - MAX16059：高效穩定的電源監控解決方案

在電子設備的設計中，電源監控是確保系統穩定運行的關鍵環節。今天我們來探討Analog Devices推出的MAX16056 - MAX16059系列125nA納安級微功耗監控電路，它在低功耗、靈活性和系統魯棒性方面表現出色，適用于多種應用場景。

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產品概述

MAX16056 - MAX16059是超低電流（典型值125nA）的微處理器（μP）監控電路，用于監測單個系統電源電壓。當VCC電源電壓降至工廠預設的復位閾值以下、手動復位輸入被拉低或看門狗定時器超時（僅MAX16056/MAX16058）時，這些設備會輸出一個低電平有效的復位信號。復位輸出在VCC上升到復位閾值以上后，會保持一段時間的低電平，這段時間可以通過外部電容進行調整。

產品特性

低功耗設計

• 超低靜態電流：典型值僅125nA，有效降低了系統的功耗，延長了電池供電設備的續航時間。
• 寬工作電壓范圍：1.1V至5.5V的工作電源范圍，適用于各種不同電源電壓的應用場景。

靈活的電路配置

• 多種復位閾值選項：工廠預設的復位閾值電壓從1.575V到4.625V，以大約100mV的增量遞增，滿足不同系統的需求。
• 電容可調的復位和看門狗超時時間：通過外部電容可以靈活調整復位和看門狗的超時時間，以適應不同的應用場景。
• 看門狗定時器功能：MAX16056/MAX16058具備看門狗定時器，帶有看門狗選擇輸入（WDS），可將看門狗超時時間延長128倍。同時，還具有看門狗定時器電容開路檢測功能和可選的看門狗禁用功能。
• 手動復位輸入：方便用戶手動觸發復位操作，確保系統在需要時能夠及時復位。
• 推挽或開漏輸出選項：提供了兩種不同的輸出類型，方便與不同的電路進行接口。

增強的系統魯棒性

• 電源瞬態抗擾性：能夠有效抵抗電源電壓的瞬態變化，確保系統在電源波動時仍能穩定運行。
• 復位信號有效性保證：保證在VCC ≥ 1.1V時，復位信號有效，提高了系統的可靠性。

節省電路板空間

采用3mm x 3mm的TDFN封裝，體積小巧，節省了電路板空間，適合對空間要求較高的應用。

系統級功能安全

有助于實現系統級的功能安全，確保系統在各種異常情況下能夠正常工作。

應用領域

• 便攜式/電池供電設備：如智能手機、平板電腦、可穿戴設備等，低功耗特性能夠有效延長電池續航時間。
• 個人數字助理（PDA）/手機：確保系統在電源波動時能夠及時復位，避免出現死機等問題。
• MP3播放器/尋呼機：提供穩定的電源監控，保證設備的正常運行。
• 葡萄糖監測儀/病人監護儀：在醫療設備中，對系統的穩定性要求較高，該監控電路能夠提供可靠的電源監控。
• 計量/暖通空調（HVAC）：確保計量設備和暖通空調系統的穩定運行。

引腳配置和功能

MAX16056/MAX16058

MAX16057/MAX16059

詳細工作原理

復位輸出

當VCC下降到復位閾值以下時，RESET輸出低電平。當VCC超過復位閾值加上遲滯電壓后，內部定時器會使RESET輸出保持低電平一段時間，這段時間由外部電容決定。復位功能具有抗電源電壓瞬變的能力，確保系統在電源波動時不會誤觸發復位。

手動復位輸入（MR）

許多基于μP的產品需要手動復位功能，MAX16056 - MAX16059提供了MR輸入。當MR為低電平時，會觸發復位操作，RESET輸出保持低電平，直到MR返回高電平并經過復位超時時間。如果MR未使用，應將其連接到VCC。

看門狗定時器

MAX16056/MAX16058的看門狗定時器用于監測μP的活動。如果μP在電容可調的看門狗超時時間內沒有使看門狗輸入（WDI）產生下降沿，RESET會輸出低電平一段時間。看門狗定時器可以通過以下三種方式清零：任何使RESET輸出的事件、WDI的下降沿（可檢測短至150ns的脈沖）或WDS的電平變化。

看門狗定時器有正常模式和擴展模式兩種工作模式。在正常模式下，看門狗超時時間由連接在SWT和地之間的電容值決定；在擴展模式下，看門狗超時時間會延長128倍。如果將SWT連接到地，則可以禁用看門狗定時器功能。

應用信息

復位超時電容的選擇

復位超時時間可以通過連接在SRT和地之間的電容（CSRT）進行調整。計算公式為： [C{SRT}=t{RP} /left(5.15 × 10^{6}right)] 其中，tRP為復位超時時間（秒），CSRT為電容值（法拉）。建議使用低泄漏（<10nA）的陶瓷電容，如X7R類型。

看門狗超時電容的選擇

看門狗超時時間可以通過連接在SWT和地之間的電容（CSWT）進行調整。正常模式下的計算公式為： [t{W D}= Floor left[C{SWT} × 5.15 × 10^{6} / 6.4 msright] × 6.4 ms+3.2 ms] 擴展模式下的計算公式為： [Extended t{W D}= Floor left[C{SWT} × 5.15 × 10^{6} / 6.4 msright] × 128 × 6.4 ms+3.2 ms] 其中，tWD為看門狗超時時間（秒），CSWT為電容值（法拉）。同樣建議使用低泄漏的陶瓷電容。

看門狗超時精度

看門狗超時時間受SWT斜坡電流（IRAMP2）精度、SWT斜坡閾值（VRAMP2）和看門狗超時時鐘周期（tWDPER）的影響。可以通過代入最小、典型和最大值來計算超時精度。

瞬態抗擾性

MAX16056 - MAX16059對短時間的電源電壓瞬變或VCC上的毛刺具有較強的抗擾性。在典型工作特性曲線中，“最大VCC瞬態持續時間與復位閾值過驅動”圖展示了這種瞬態抗擾性。一般來說，100mV的VCC瞬態持續時間在40μs或更短不會觸發復位。

降低系統功耗

可以使用RESET輸出來控制外部p溝道MOSFET，從而控制電源的導通時間，降低系統的功耗。將WDI輸入接地后，RESET輸出變為低頻時鐘輸出。當RESET為低電平時，MOSFET導通，系統通電；當RESET為高電平時，MOSFET關閉，系統不消耗功率。

邏輯兼容性接口

開漏RESET輸出可以用于與其他邏輯電平的μP進行接口。開漏輸出可以連接到0至5.5V的電壓，通常連接到被監測的電源電壓。

確保RESET在VCC = 0V時有效

當VCC低于1.1V時，RESET的灌電流能力會急劇下降。對于需要RESET在0V時仍有效的應用，可以在MAX16056/MAX16057的推挽RESET輸出和地之間添加下拉電阻。

總結

MAX16056 - MAX16059系列監控電路以其低功耗、靈活性和高可靠性，為電子設備的電源監控提供了優秀的解決方案。無論是在便攜式設備、醫療設備還是工業控制等領域，都能發揮重要作用。在設計過程中，合理選擇復位和看門狗超時電容，充分利用其各項特性，可以確保系統的穩定運行。你在實際應用中是否遇到過類似的電源監控問題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區分享你的經驗。