MAXIM 納米功耗微處理器監(jiān)控電路：設(shè)計(jì)與應(yīng)用指南

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，微處理器（μP）的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。電源波動(dòng)、軟件故障等因素都可能導(dǎo)致微處理器出現(xiàn)異常，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。為了確保微處理器在各種情況下都能可靠工作，監(jiān)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(jiān)控電路，就是這樣一種能夠提供全面保護(hù)的解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860 - MAX6869 系列產(chǎn)品將電壓監(jiān)控、看門狗定時(shí)器和手動(dòng)復(fù)位輸入功能集成在一個(gè) 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(shè)備。這些設(shè)備能夠在監(jiān)測到電壓下降、手動(dòng)復(fù)位信號(hào)或看門狗定時(shí)器超時(shí)等情況時(shí)，及時(shí)發(fā)出復(fù)位信號(hào)，確保微處理器能夠從異常狀態(tài)中恢復(fù)。

二、關(guān)鍵特性

2.1 超低功耗

該系列產(chǎn)品的典型電源電流僅為 170nA，這使得它們?cè)陔姵毓╇姷膽?yīng)用中具有顯著的優(yōu)勢，能夠有效延長設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。

2.2 多種復(fù)位閾值選項(xiàng)

提供從 +1.575V 到 +4.625V 以約 100mV 為增量的工廠預(yù)調(diào)復(fù)位閾值電壓，工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的閾值，確保系統(tǒng)在不同電壓條件下都能穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 靈活的復(fù)位超時(shí)時(shí)間

每個(gè)設(shè)備都提供六種最小復(fù)位超時(shí)選項(xiàng)，范圍從 10ms 到 1200ms，滿足不同系統(tǒng)對(duì)復(fù)位時(shí)間的要求。其中，MAX6861/MAX6862/MAX6863 還具有引腳可選的 10ms/150ms（最小值）復(fù)位超時(shí)周期，進(jìn)一步增加了設(shè)計(jì)的靈活性。

2.4 手動(dòng)復(fù)位和看門狗定時(shí)器功能

部分型號(hào)（如 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6861 - MAX6869）提供手動(dòng)復(fù)位輸入，允許用戶通過外部信號(hào)手動(dòng)觸發(fā)復(fù)位操作。而 MAX6864 - MAX6869 則具備看門狗定時(shí)器功能，能夠監(jiān)測微處理器的活動(dòng)，防止代碼執(zhí)行錯(cuò)誤。看門狗定時(shí)器提供 3.3s 或 209s（典型值）的超時(shí)選項(xiàng)，可根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度和響應(yīng)要求進(jìn)行選擇。

2.5 多種復(fù)位輸出選項(xiàng)

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(fù)位輸出選項(xiàng)，方便與不同類型的微處理器和系統(tǒng)進(jìn)行接口。

2.6 抗短瞬態(tài)干擾能力

該系列產(chǎn)品對(duì)短時(shí)間的電源瞬態(tài)干擾具有較強(qiáng)的免疫力，能夠有效避免因電源波動(dòng)而誤觸發(fā)復(fù)位信號(hào)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.7 小封裝和引腳兼容性

采用 5 引腳的 SOT23 小封裝，節(jié)省電路板空間。同時(shí)，MAX6861/MAX6862/MAX6863 與 TPS3836/TPS3837/TPS3838 引腳兼容，方便工程師進(jìn)行升級(jí)和替換。

三、引腳說明

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

3.1 MAX6854/MAX6855/MAX6856

• RESET：低電平有效開漏或推挽式復(fù)位輸出。當(dāng) VCC 下降到所選復(fù)位閾值以下或 MR 被拉低時(shí)，RESET 從高電平變?yōu)榈碗娖?，并?VCC 超過復(fù)位閾值且 MR 釋放后的復(fù)位超時(shí)期間保持低電平。
• GND：接地引腳。
• MR：低電平有效手動(dòng)復(fù)位輸入。將 MR 拉低可觸發(fā)復(fù)位操作，復(fù)位輸出在 MR 保持低電平時(shí)以及 MR 變?yōu)楦唠娖胶蟮膹?fù)位超時(shí)期間保持有效。
• VCC：電源電壓輸入，用于 VCC 復(fù)位監(jiān)測。對(duì)于噪聲較大的系統(tǒng)，建議在 VCC 和 GND 之間連接一個(gè) 0.1μF 的旁路電容。

3.2 MAX6858/MAX6860

• I.C.：內(nèi)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(fù)位輸出，功能與 MAX6854/MAX6856 類似。
• VCC：電源電壓輸入。

3.3 MAX6861/MAX6862/MAX6863

• CT：復(fù)位超時(shí)選擇輸入。將 CT 連接到低電平可選擇 D1 復(fù)位超時(shí)輸出周期，連接到高電平（通常為 VCC）可選擇 D3 復(fù)位超時(shí)周期。
• GND：接地引腳。
• MR：手動(dòng)復(fù)位輸入。
• RESET：低電平有效開漏或推挽式復(fù)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(fù)位輸出，當(dāng) VCC 下降到復(fù)位閾值以下、MR 被拉低或看門狗定時(shí)器超時(shí)時(shí)，RESET 變?yōu)榈碗娖健?/li>
• GND：接地引腳。
• MR：手動(dòng)復(fù)位輸入。
• WDI：看門狗輸入。如果 WDI 保持高電平或低電平的時(shí)間超過看門狗超時(shí)周期，內(nèi)部看門狗定時(shí)器將超時(shí)，觸發(fā)復(fù)位操作。
• VCC：電源電壓輸入。

四、工作原理

4.1 復(fù)位輸出

微處理器的復(fù)位輸入用于將其置于已知狀態(tài)。當(dāng) VCC 下降到復(fù)位閾值以下時(shí)，復(fù)位輸出（RESET 或 RESET）將被激活。對(duì)于 RESET 輸出，當(dāng) VCC 低于閾值時(shí)變?yōu)榈碗娖?；?duì)于 RESET 輸出，則變?yōu)楦唠娖?。一?VCC 超過復(fù)位閾值，內(nèi)部定時(shí)器將使復(fù)位輸出在指定的復(fù)位超時(shí)期間保持有效，然后復(fù)位輸出將恢復(fù)到正常狀態(tài)。

4.2 手動(dòng)復(fù)位輸入

許多基于微處理器的產(chǎn)品需要手動(dòng)復(fù)位功能，以便操作人員、測試技術(shù)人員或外部邏輯電路能夠手動(dòng)觸發(fā)復(fù)位。MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6861 - MAX6869 系列產(chǎn)品提供了 MR 輸入，當(dāng) MR 被拉低時(shí)，復(fù)位輸出將被激活，并在 MR 保持低電平和 MR 變?yōu)楦唠娖胶蟮膹?fù)位超時(shí)期間保持有效。

4.3 看門狗定時(shí)器

MAX6864 - MAX6869 的看門狗定時(shí)器電路用于監(jiān)測微處理器的活動(dòng)。如果微處理器在看門狗超時(shí)周期（tWDI）內(nèi)沒有對(duì)看門狗輸入（WDI）進(jìn)行高低電平切換，復(fù)位輸出將被激活，持續(xù)時(shí)間為復(fù)位超時(shí)周期（tRP）。內(nèi)部定時(shí)器在復(fù)位被激活、手動(dòng)復(fù)位被觸發(fā)或 WDI 出現(xiàn)上升沿或下降沿時(shí)將被清零。

五、應(yīng)用信息

5.1 選擇復(fù)位超時(shí)周期

對(duì)于 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860/MAX6864 - MAX6869，復(fù)位超時(shí)周期是固定的，可根據(jù)具體應(yīng)用需求從表 4 中選擇合適的選項(xiàng)。而 MAX6861/MAX6862/MAX6863 則具有復(fù)位超時(shí)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(fù)位超時(shí)周期。

5.2 瞬態(tài)抗干擾能力

該系列產(chǎn)品對(duì)短時(shí)間的電源瞬態(tài)干擾具有較強(qiáng)的免疫力。典型工作特性中的“最大 VCC 瞬態(tài)持續(xù)時(shí)間與復(fù)位閾值過驅(qū)動(dòng)”曲線顯示了這種關(guān)系。在曲線下方的區(qū)域，設(shè)備通常不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位脈沖。一般來說，100mV 的 VCC 瞬態(tài)持續(xù)時(shí)間為 40μs 或更短時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致復(fù)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(jìn)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(jiān)控器的 VCC 降低，IC 在 RESET 端吸收電流的能力也會(huì)下降。

5.4 確保低電壓下 RESET 有效

當(dāng) VCC 下降到 1.1V 以下時(shí)，推挽式 RESET 輸出的電流吸收能力會(huì)急劇下降，連接到 RESET 的高阻抗 CMOS 邏輯輸入可能會(huì)漂移到不確定的電壓。為了確保在 VCC 下降到 0V 時(shí) RESET 仍然有效，對(duì)于 MAX6854/MAX6858/MAX6861/MAX6864/MAX6867 的推挽式輸出，可以在 RESET 和 GND 之間添加一個(gè)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(fù)位輸出。

5.5 看門狗軟件考慮

為了讓看門狗定時(shí)器更有效地監(jiān)測軟件執(zhí)行情況，可以在程序的不同點(diǎn)設(shè)置和復(fù)位看門狗輸入，而不是簡單地對(duì)看門狗輸入進(jìn)行高低電平脈沖操作。這樣可以避免程序陷入死循環(huán)，導(dǎo)致看門狗定時(shí)器在循環(huán)內(nèi)不斷被復(fù)位，無法正常超時(shí)觸發(fā)復(fù)位操作。

六、訂購信息

該系列產(chǎn)品提供多種型號(hào)和配置選項(xiàng)，工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的產(chǎn)品。訂購時(shí)，需要在型號(hào)中插入復(fù)位閾值后綴（參考表 2）和所需復(fù)位超時(shí)周期對(duì)應(yīng)的數(shù)字（參考表 4）。對(duì)于 MAX6864 - MAX6869，還需要在復(fù)位超時(shí)周期后綴后插入所需看門狗超時(shí)周期對(duì)應(yīng)的字母（S 或 L，參考表 3）。標(biāo)準(zhǔn)版本通常有 2500 件的訂購增量，非標(biāo)準(zhǔn)版本則需要 10000 件的訂購增量。產(chǎn)品提供有鉛和無鉛封裝，訂購無鉛封裝時(shí)，需要將“-T”替換為“+T”。

七、總結(jié)

MAXIM 的 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860 - MAX6869 系列納米功耗微處理器監(jiān)控電路以其超低功耗、多種功能選項(xiàng)和靈活的配置方式，為電子工程師提供了一個(gè)可靠的微處理器保護(hù)解決方案。無論是便攜式設(shè)備、電池供電系統(tǒng)還是對(duì)穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用，這些監(jiān)控電路都能夠有效地提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)和配置，并注意相關(guān)的應(yīng)用信息和注意事項(xiàng)，以確保系統(tǒng)的最佳性能。你在使用這些監(jiān)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(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。