探索DS1321：靈活的非易失性控制器與鋰電池監(jiān)測器

在電子設(shè)計領(lǐng)域，如何確保數(shù)據(jù)在電源故障時的安全性和完整性是一個關(guān)鍵問題。Maxim的DS1321非易失性控制器與鋰電池監(jiān)測器為解決這一問題提供了出色的方案。今天，我們就來深入了解一下這款功能強(qiáng)大的芯片。

文件下載：DS1321S+T&R.pdf

一、DS1321的核心特性

1. 非易失性內(nèi)存轉(zhuǎn)換

DS1321能夠?qū)MOS SRAM轉(zhuǎn)換為非易失性內(nèi)存。當(dāng) (V{CC}) 超出容差范圍時，它會無條件地對SRAM進(jìn)行寫保護(hù)，并且在 (V{CC}) 電源故障時自動切換到電池備份電源，確保SRAM數(shù)據(jù)的安全。

2. 靈活的內(nèi)存組織

它支持三種不同的內(nèi)存配置模式：

• 模式0：4個存儲體，每個存儲體包含1個SRAM。
• 模式1：2個存儲體，每個存儲體包含2個SRAM。
• 模式2：1個存儲體，包含4個SRAM。

3. 鋰電池監(jiān)測

DS1321可以監(jiān)測鋰電池的電壓，并在電池即將失效時提供提前警告。當(dāng)電池電量低時，會通過低電平有效的電池警告輸出信號通知系統(tǒng)。

4. 電源故障處理

在電源故障發(fā)生時，它會復(fù)位處理器，并在系統(tǒng)上電期間保持處理器處于復(fù)位狀態(tài)。同時，它還提供可選的5%或10%電源故障檢測。

5. 多種封裝形式

DS1321提供16引腳PDIP、16引腳SO和20引腳TSSOP三種封裝，適用于不同的應(yīng)用場景。其工業(yè)溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，能適應(yīng)較為惡劣的工作環(huán)境。

二、引腳功能與分配

1. 引腳描述

2. 引腳分配

不同封裝的DS1321引腳分配有所不同，具體可參考文檔中的詳細(xì)圖表。例如，16引腳PDIP封裝中， (V{CCI}) 為1腳， (V{CCO}) 為16腳等。

三、工作原理與功能實現(xiàn)

1. 內(nèi)存?zhèn)浞?/h3>

DS1321通過以下兩個主要步驟實現(xiàn)對多達(dá)四個SRAM的電池備份：

• 電源切換：當(dāng) (V{CCI}) 低于 (V{CCTP}) 且 (V{CCI}) 低于電池電壓 (V{BAT}) 時，電池會被切換為SRAM提供備份電源，且切換時的電壓降小于0.2V。
• 電源故障檢測與寫保護(hù)：持續(xù)監(jiān)測 (V_{CCI}) ，當(dāng)電源超出容差范圍時，精密比較器會檢測到電源故障，并禁止四個芯片使能輸出，以對SRAM進(jìn)行寫保護(hù)。同時，該芯片還采用了一種特殊的延遲寫保護(hù)方案，確保在電源故障發(fā)生時正在進(jìn)行的內(nèi)存訪問能夠正常完成。

2. 內(nèi)存配置

通過 (MODE) 引腳，DS1321可以配置為三種不同的內(nèi)存排列方式。 (MODE) 引腳的狀態(tài)在 (V{CCI}=V{CCTP}) 上電時被鎖存。具體配置如下：

• (MODE = GND) ：4個存儲體，每個存儲體1個SRAM。
• (MODE = V_{CCO}) ：2個存儲體，每個存儲體2個SRAM。
• (MODE) 浮空：1個存儲體，包含4個SRAMs。

3. 電池電壓監(jiān)測

DS1321會按照工廠編程的24小時時間間隔自動進(jìn)行電池電壓監(jiān)測。監(jiān)測在 (V{CCI}) 高于 (V{CCTP}) 后的 (t{REC}) 內(nèi)開始，在電源故障時暫停。每24小時，DS1321會將 (V{BAT}) 連接到內(nèi)部1 MΩ測試電阻 (R{INT}) 一秒鐘。如果在此期間 (V{BAT}) 低于工廠編程的電池電壓觸發(fā)點 (V{BTP}) ，電池警告輸出 (overline{BW}) 會被置位。一旦 (overline{BW}) 被激活，電池測試將以 (t{BTCW}) 為周期進(jìn)行，直到電池被物理移除并更換為新電池。

4. 電源監(jiān)測

DS1321能夠自動檢測電源供應(yīng)的異常情況，并向基于處理器的系統(tǒng)發(fā)出即將發(fā)生電源故障的警告。當(dāng) (V{CCI}) 低于由 (TOL) 引腳定義的觸發(fā)點 (V{CCRP}) 時， (V{CCI}) 比較器會激活復(fù)位信號 (RST) 。 (RST) 信號在電源上電時也作為上電復(fù)位信號，在 (V{CCI}) 超過 (V_{CCTP}) 后， (RST) 會保持激活200 ms（標(biāo)稱值），以防止上電瞬態(tài)期間的系統(tǒng)操作。

5. 新鮮度密封模式

當(dāng)電池首次連接到DS1321且未施加 (V{CC}) 電源時，設(shè)備不會立即在 (V{CCO}) 上提供電池備份電源。只有在 (V{CCI}) 超過 (V{CCTP}) 后，DS1321才會離開新鮮度密封模式。這種模式允許在制造過程中連接電池，但直到系統(tǒng)首次激活后才使用，從而避免了電池在存儲和運輸過程中的能量消耗。

四、電氣特性與參數(shù)

1. 絕對最大額定值

• 任何引腳相對于地的電壓范圍： -0.5V 至 +6.0V
• 工作溫度范圍： -40°C 至 +85°C
• 存儲溫度范圍： -55°C 至 +125°C
• 焊接溫度（回流焊，SO或TSSOP）： +260°C
• 引腳溫度（焊接，10s）： +300°C

2. 推薦工作條件

3. 直流電氣特性

包括工作電流、RAM 電源電壓、電源電流、 (V{CC}) 觸發(fā)點、 (V{BAT}) 觸發(fā)點等參數(shù)的具體數(shù)值范圍。例如，工作電流（TTL輸入）典型值為1 mA，最大值為1.5 mA； (V_{CC}) 觸發(fā)點（ (TOL = GND) ）最小值為4.50V，典型值為4.62V，最大值為4.75V 。

4. 交流電氣特性

涉及 (CEI) 到 (CEO) 的傳播延遲、 (CE) 脈沖寬度、 (V_{CC}) 有效到寫保護(hù)結(jié)束時間等參數(shù)。如 (CEI) 到 (CEO) 的傳播延遲典型值為12 ns，最大值為20 ns； (CE) 脈沖寬度最大值為1.5 μs 。

五、時序圖與注意事項

文檔中提供了電源上電、電源下電、電池警告檢測和電池更換的時序圖，幫助工程師更好地理解DS1321在不同工作狀態(tài)下的信號變化。同時，還給出了一些注意事項，例如：

• 電池監(jiān)測不能持續(xù)進(jìn)行，否則會大幅縮短電池壽命。DS1321每24小時僅測試電池一秒鐘，測試間隔期間不進(jìn)行監(jiān)測。
• 對于長時間斷電的系統(tǒng)，可能會在沒有任何提前警告的情況下耗盡鋰電池電量。因此，使用DS1321電池監(jiān)測功能的系統(tǒng)應(yīng)定期上電進(jìn)行電池測試。
• 當(dāng) (overline{BW}) 激活時，更換電池時應(yīng)確保 (V{CCI}) 處于標(biāo)稱值，以避免SRAM數(shù)據(jù)丟失。同時，要滿足舊電池拆卸和新電池安裝之間的最小時間間隔 (t{BDBA}) ，否則 (overline{BW}) 可能不會在新電池安裝后停用。

六、訂購信息與封裝信息

1. 訂購信息

其中，“+” 表示無鉛/符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的封裝。

2. 封裝信息

可通過訪問 www.maxim-ic.com/packages 獲取最新的封裝輪廓信息和焊盤圖案。不同封裝類型有對應(yīng)的封裝代碼、輪廓編號和焊盤圖案編號。

七、數(shù)據(jù)手冊修訂摘要

文檔還提供了不同版本數(shù)據(jù)手冊的修訂摘要，記錄了參數(shù)變化、功能調(diào)整等信息。例如，在不同版本中， (I{CCO1}) 、 (I{CCO2}) 、 (V_{BTP}) 等參數(shù)的數(shù)值有所改變，同時對一些功能描述進(jìn)行了澄清和更新。

綜上所述，DS1321是一款功能強(qiáng)大、設(shè)計靈活的非易失性控制器與鋰電池監(jiān)測器，能夠為電子系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)保護(hù)和電源管理解決方案。在實際應(yīng)用中，工程師們可以根據(jù)具體需求合理配置DS1321的各項功能，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。