探索 MAX16163/MAX16164：納米功耗可編程睡眠時(shí)開關(guān)控制器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，功耗管理和靈活的開關(guān)控制是至關(guān)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(shí)開關(guān)控制器，了解它的特點(diǎn)、工作原理以及應(yīng)用場(chǎng)景。

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器件概述

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

在器件上電時(shí)，會(huì)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(huì)測(cè)量 PB/SLP 引腳到地的電阻，并據(jù)此設(shè)置合適的睡眠時(shí)間，隨后使能 OUT 輸出。當(dāng)下游設(shè)備（如微控制器）完成任務(wù)后，在 CLRB 引腳產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)，MAX16163 會(huì)關(guān)閉 OUT 輸出并啟動(dòng)睡眠定時(shí)器。當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，OUT 輸出會(huì)再次被使能。

MAX16164 工作流程

MAX16164 上電后同樣會(huì)測(cè)量 PB/SLP 引腳到地的電阻并設(shè)置睡眠時(shí)間，但它會(huì)保持 OUT 輸出關(guān)閉，并使器件進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)。直到 PB/SLP 引腳上的按鈕被按下，OUT 輸出才會(huì)被使能。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)與特性

超低電流，節(jié)省功耗

• 睡眠定時(shí)器狀態(tài)：僅消耗 30nA 的靜態(tài)電流 (I_{Q})。
• 關(guān)機(jī)狀態(tài)：靜態(tài)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(qiáng)大特性，提高設(shè)備可靠性

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

靈活配置，提供多樣設(shè)計(jì)選擇

• 睡眠時(shí)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(shí)間選項(xiàng)：從 100ms 到 24 小時(shí)，以及無限時(shí)間，共有多達(dá) 32 種不同的睡眠時(shí)間值可供選擇。
• 低電壓降輸出：鎖存輸出可提供 200mA 的負(fù)載電流，電壓降小于 30mV。

應(yīng)用場(chǎng)景

MAX16163/MAX16164 適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，特別是對(duì)功耗敏感的設(shè)備，包括但不限于：

• 電池供電設(shè)備：延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。
• 遠(yuǎn)程傳感器：實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行。
• 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備：滿足長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)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(fèi)電子設(shè)備：提升用戶體驗(yàn)。
• 工業(yè)設(shè)備：確保在惡劣環(huán)境下的可靠運(yùn)行。
• 一次性低功耗電子設(shè)備：降低成本和功耗。

技術(shù)細(xì)節(jié)剖析

引腳配置與功能

MAX16163/MAX16164 提供 6 引腳 μDFN 和 6 凸點(diǎn)薄晶圓級(jí)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(shí)間配置電阻連接引腳。在 RES_CALC 狀態(tài)下，測(cè)量該引腳與地之間的電阻來設(shè)置睡眠時(shí)間。
• SCL/CLR：在 (I^{2}C) 可編程配置中為 (I^{2}C) 總線時(shí)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(shù)據(jù)線；在電阻可編程配置中為低電平有效、開漏輸出的中斷/復(fù)位引腳。
• OUT：內(nèi)部 MOSFET 開關(guān)的源極引腳，使能時(shí)連接到 VCC，關(guān)閉時(shí)與 VCC 斷開。

狀態(tài)機(jī)分析

MAX16163/MAX16164 的狀態(tài)機(jī)包含多個(gè)狀態(tài)，如上電復(fù)位（POR）、PB_WAIT、RES_CALC、關(guān)機(jī)（SHUTDOWN）、活動(dòng)（ACTIVE）、PB_CHK、睡眠定時(shí)器（SLEEP_TIMER）和睡眠定時(shí)器等待（SLEEP_TIMER_WAIT）狀態(tài)。每個(gè)狀態(tài)都有特定的條件和轉(zhuǎn)換規(guī)則，確保器件的正常運(yùn)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(shè)備，支持標(biāo)準(zhǔn)的讀寫操作。其 7 位從設(shè)備地址為 0x23，通過 (I^{2}C) 總線可以方便地配置睡眠時(shí)間和控制設(shè)備狀態(tài)。

典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多種典型應(yīng)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(yīng)用，以及 MAX16164 在電阻可編程和 (I^{2}C) 可編程且有按鈕的應(yīng)用。這些電路為工程師提供了實(shí)際設(shè)計(jì)的參考。

總結(jié)

MAX16163/MAX16164 納米功耗可編程睡眠時(shí)開關(guān)控制器以其超低功耗、強(qiáng)大的功能和靈活的配置選項(xiàng)，為電子工程師在設(shè)計(jì)各種低功耗設(shè)備時(shí)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。無論是在電池供電設(shè)備還是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，都能發(fā)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(yīng)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(píng)論區(qū)分享交流。