低功耗监控电路MAX16056 - MAX16059：高效稳定的电源监控解决方案

在电子设备的设计中，电源监控是确保系统稳定运行的关键环节。今天我们来探讨Analog Devices推出的MAX16056 - MAX16059系列125nA纳安级微功耗监控电路，它在低功耗、灵活性和系统鲁棒性方面表现出色，适用于多种应用场景。

文件下载：MAX16056.pdf

产品概述

MAX16056 - MAX16059是超低电流（典型值125nA）的微处理器（μP）监控电路，用于监测单个系统电源电压。当VCC电源电压降至工厂预设的复位阈值以下、手动复位输入被拉低或看门狗定时器超时（仅MAX16056/MAX16058）时，这些设备会输出一个低电平有效的复位信号。复位输出在VCC上升到复位阈值以上后，会保持一段时间的低电平，这段时间可以通过外部电容进行调整。

产品特性

低功耗设计

• 超低静态电流：典型值仅125nA，有效降低了系统的功耗，延长了电池供电设备的续航时间。
• 宽工作电压范围：1.1V至5.5V的工作电源范围，适用于各种不同电源电压的应用场景。

灵活的电路配置

• 多种复位阈值选项：工厂预设的复位阈值电压从1.575V到4.625V，以大约100mV的增量递增，满足不同系统的需求。
• 电容可调的复位和看门狗超时时间：通过外部电容可以灵活调整复位和看门狗的超时时间，以适应不同的应用场景。
• 看门狗定时器功能：MAX16056/MAX16058具备看门狗定时器，带有看门狗选择输入（WDS），可将看门狗超时时间延长128倍。同时，还具有看门狗定时器电容开路检测功能和可选的看门狗禁用功能。
• 手动复位输入：方便用户手动触发复位操作，确保系统在需要时能够及时复位。
• 推挽或开漏输出选项：提供了两种不同的输出类型，方便与不同的电路进行接口。

增强的系统鲁棒性

• 电源瞬态抗扰性：能够有效抵抗电源电压的瞬态变化，确保系统在电源波动时仍能稳定运行。
• 复位信号有效性保证：保证在VCC ≥ 1.1V时，复位信号有效，提高了系统的可靠性。

节省电路板空间

采用3mm x 3mm的TDFN封装，体积小巧，节省了电路板空间，适合对空间要求较高的应用。

系统级功能安全

有助于实现系统级的功能安全，确保系统在各种异常情况下能够正常工作。

应用领域

• 便携式/电池供电设备：如智能手机、平板电脑、可穿戴设备等，低功耗特性能够有效延长电池续航时间。
• 个人数字助理（PDA）/手机：确保系统在电源波动时能够及时复位，避免出现死机等问题。
• MP3播放器/寻呼机：提供稳定的电源监控，保证设备的正常运行。
• 葡萄糖监测仪/病人监护仪：在医疗设备中，对系统的稳定性要求较高，该监控电路能够提供可靠的电源监控。
• 计量/暖通空调（HVAC）：确保计量设备和暖通空调系统的稳定运行。

引脚配置和功能

MAX16056/MAX16058

引脚	名称	功能
1	RESET	推挽或开漏复位输出。当VCC低于复位阈值或手动复位被拉低时，RESET输出低电平，并在复位超时时间内保持低电平。
2	GND	接地
3	SWT	看门狗超时输入。通过连接电容到地来设置基本的看门狗超时时间。
4	MR	手动复位输入。将MR拉低可手动复位设备。
5	SRT	复位超时输入。连接电容到地来选择复位超时时间。
6	WDI	看门狗输入。在选定的看门狗超时时间内，WDI必须有下降沿，否则会触发复位脉冲。
7	WDS	看门狗选择输入。用于选择看门狗超时模式。
8	VCC	电源电压输入。

MAX16057/MAX16059

引脚	名称	功能
1	RESET	推挽或开漏复位输出。
2	GND	接地
3	MR	手动复位输入。
4	SRT	复位超时输入。
5	N.C.	未连接
6	VCC	电源电压输入。

详细工作原理

复位输出

当VCC下降到复位阈值以下时，RESET输出低电平。当VCC超过复位阈值加上迟滞电压后，内部定时器会使RESET输出保持低电平一段时间，这段时间由外部电容决定。复位功能具有抗电源电压瞬变的能力，确保系统在电源波动时不会误触发复位。

手动复位输入（MR）

许多基于μP的产品需要手动复位功能，MAX16056 - MAX16059提供了MR输入。当MR为低电平时，会触发复位操作，RESET输出保持低电平，直到MR返回高电平并经过复位超时时间。如果MR未使用，应将其连接到VCC。

看门狗定时器

MAX16056/MAX16058的看门狗定时器用于监测μP的活动。如果μP在电容可调的看门狗超时时间内没有使看门狗输入（WDI）产生下降沿，RESET会输出低电平一段时间。看门狗定时器可以通过以下三种方式清零：任何使RESET输出的事件、WDI的下降沿（可检测短至150ns的脉冲）或WDS的电平变化。

看门狗定时器有正常模式和扩展模式两种工作模式。在正常模式下，看门狗超时时间由连接在SWT和地之间的电容值决定；在扩展模式下，看门狗超时时间会延长128倍。如果将SWT连接到地，则可以禁用看门狗定时器功能。

应用信息

复位超时电容的选择

复位超时时间可以通过连接在SRT和地之间的电容（CSRT）进行调整。计算公式为： [C{SRT}=t{RP} /left(5.15 × 10^{6}right)] 其中，tRP为复位超时时间（秒），CSRT为电容值（法拉）。建议使用低泄漏（<10nA）的陶瓷电容，如X7R类型。

看门狗超时电容的选择

看门狗超时时间可以通过连接在SWT和地之间的电容（CSWT）进行调整。正常模式下的计算公式为： [t{W D}= Floor left[C{SWT} × 5.15 × 10^{6} / 6.4 msright] × 6.4 ms+3.2 ms] 扩展模式下的计算公式为： [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为看门狗超时时间（秒），CSWT为电容值（法拉）。同样建议使用低泄漏的陶瓷电容。

看门狗超时精度

看门狗超时时间受SWT斜坡电流（IRAMP2）精度、SWT斜坡阈值（VRAMP2）和看门狗超时时钟周期（tWDPER）的影响。可以通过代入最小、典型和最大值来计算超时精度。

瞬态抗扰性

MAX16056 - MAX16059对短时间的电源电压瞬变或VCC上的毛刺具有较强的抗扰性。在典型工作特性曲线中，“最大VCC瞬态持续时间与复位阈值过驱动”图展示了这种瞬态抗扰性。一般来说，100mV的VCC瞬态持续时间在40μs或更短不会触发复位。

降低系统功耗

可以使用RESET输出来控制外部p沟道MOSFET，从而控制电源的导通时间，降低系统的功耗。将WDI输入接地后，RESET输出变为低频时钟输出。当RESET为低电平时，MOSFET导通，系统通电；当RESET为高电平时，MOSFET关闭，系统不消耗功率。

逻辑兼容性接口

开漏RESET输出可以用于与其他逻辑电平的μP进行接口。开漏输出可以连接到0至5.5V的电压，通常连接到被监测的电源电压。

确保RESET在VCC = 0V时有效

当VCC低于1.1V时，RESET的灌电流能力会急剧下降。对于需要RESET在0V时仍有效的应用，可以在MAX16056/MAX16057的推挽RESET输出和地之间添加下拉电阻。

总结

MAX16056 - MAX16059系列监控电路以其低功耗、灵活性和高可靠性，为电子设备的电源监控提供了优秀的解决方案。无论是在便携式设备、医疗设备还是工业控制等领域，都能发挥重要作用。在设计过程中，合理选择复位和看门狗超时电容，充分利用其各项特性，可以确保系统的稳定运行。你在实际应用中是否遇到过类似的电源监控问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。