MAXIM 纳米功耗微处理器监控电路：设计与应用指南

在电子设备的设计中，微处理器（µP）的稳定运行至关重要。电源波动、软件故障等因素都可能导致微处理器出现异常，进而影响整个系统的性能。为了确保微处理器在各种情况下都能可靠工作，监控电路成为了不可或缺的一部分。MAXIM 的 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860 - MAX6869 系列纳米功耗微处理器监控电路，就是这样一种能够提供全面保护的解决方案。

文件下载：MAX6861UK30+T.pdf

一、产品概述

MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860 - MAX6869 系列产品将电压监控、看门狗定时器和手动复位输入功能集成在一个 5 引脚的 SOT23 封装中，具有超低的 170nA（典型值）电源电流，非常适合用于便携式和电池供电设备。这些设备能够在监测到电压下降、手动复位信号或看门狗定时器超时等情况时，及时发出复位信号，确保微处理器能够从异常状态中恢复。

二、关键特性

2.1 超低功耗

该系列产品的典型电源电流仅为 170nA，这使得它们在电池供电的应用中具有显著的优势，能够有效延长设备的电池续航时间。

2.2 多种复位阈值选项

提供从 +1.575V 到 +4.625V 以约 100mV 为增量的工厂预调复位阈值电压，工程师可以根据具体应用需求选择合适的阈值，确保系统在不同电压条件下都能稳定运行。

2.3 灵活的复位超时时间

每个设备都提供六种最小复位超时选项，范围从 10ms 到 1200ms，满足不同系统对复位时间的要求。其中，MAX6861/MAX6862/MAX6863 还具有引脚可选的 10ms/150ms（最小值）复位超时周期，进一步增加了设计的灵活性。

2.4 手动复位和看门狗定时器功能

部分型号（如 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6861 - MAX6869）提供手动复位输入，允许用户通过外部信号手动触发复位操作。而 MAX6864 - MAX6869 则具备看门狗定时器功能，能够监测微处理器的活动，防止代码执行错误。看门狗定时器提供 3.3s 或 209s（典型值）的超时选项，可根据系统的复杂程度和响应要求进行选择。

2.5 多种复位输出选项

提供推挽式低电平有效、推挽式高电平有效和开漏式低电平有效三种复位输出选项，方便与不同类型的微处理器和系统进行接口。

2.6 抗短瞬态干扰能力

该系列产品对短时间的电源瞬态干扰具有较强的免疫力，能够有效避免因电源波动而误触发复位信号，提高系统的稳定性。

2.7 小封装和引脚兼容性

采用 5 引脚的 SOT23 小封装，节省电路板空间。同时，MAX6861/MAX6862/MAX6863 与 TPS3836/TPS3837/TPS3838 引脚兼容，方便工程师进行升级和替换。

三、引脚说明

不同型号的产品在引脚功能上略有差异，但主要引脚包括复位输出（RESET）、接地（GND）、手动复位输入（MR）、看门狗输入（WDI，仅部分型号有）和电源电压输入（VCC）。以下是各型号的引脚详细说明：

3.1 MAX6854/MAX6855/MAX6856

• RESET：低电平有效开漏或推挽式复位输出。当 VCC 下降到所选复位阈值以下或 MR 被拉低时，RESET 从高电平变为低电平，并在 VCC 超过复位阈值且 MR 释放后的复位超时期间保持低电平。
• GND：接地引脚。
• MR：低电平有效手动复位输入。将 MR 拉低可触发复位操作，复位输出在 MR 保持低电平时以及 MR 变为高电平后的复位超时期间保持有效。
• VCC：电源电压输入，用于 VCC 复位监测。对于噪声较大的系统，建议在 VCC 和 GND 之间连接一个 0.1µF 的旁路电容。

3.2 MAX6858/MAX6860

• I.C.：内部连接引脚，为提高抗噪能力，可将其连接到 GND。
• GND：接地引脚。
• RESET：低电平有效开漏或推挽式复位输出，功能与 MAX6854/MAX6856 类似。
• VCC：电源电压输入。

3.3 MAX6861/MAX6862/MAX6863

• CT：复位超时选择输入。将 CT 连接到低电平可选择 D1 复位超时输出周期，连接到高电平（通常为 VCC）可选择 D3 复位超时周期。
• GND：接地引脚。
• MR：手动复位输入。
• RESET：低电平有效开漏或推挽式复位输出。
• VCC：电源电压输入。

3.4 MAX6864/MAX6865/MAX6866/MAX6867/MAX6868/MAX6869

• RESET：低电平有效开漏或推挽式复位输出，当 VCC 下降到复位阈值以下、MR 被拉低或看门狗定时器超时时，RESET 变为低电平。
• GND：接地引脚。
• MR：手动复位输入。
• WDI：看门狗输入。如果 WDI 保持高电平或低电平的时间超过看门狗超时周期，内部看门狗定时器将超时，触发复位操作。
• VCC：电源电压输入。

四、工作原理

4.1 复位输出

微处理器的复位输入用于将其置于已知状态。当 VCC 下降到复位阈值以下时，复位输出（RESET 或 RESET）将被激活。对于 RESET 输出，当 VCC 低于阈值时变为低电平；对于 RESET 输出，则变为高电平。一旦 VCC 超过复位阈值，内部定时器将使复位输出在指定的复位超时期间保持有效，然后复位输出将恢复到正常状态。

4.2 手动复位输入

许多基于微处理器的产品需要手动复位功能，以便操作人员、测试技术人员或外部逻辑电路能够手动触发复位。MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6861 - MAX6869 系列产品提供了 MR 输入，当 MR 被拉低时，复位输出将被激活，并在 MR 保持低电平和 MR 变为高电平后的复位超时期间保持有效。

4.3 看门狗定时器

MAX6864 - MAX6869 的看门狗定时器电路用于监测微处理器的活动。如果微处理器在看门狗超时周期（tWDI）内没有对看门狗输入（WDI）进行高低电平切换，复位输出将被激活，持续时间为复位超时周期（tRP）。内部定时器在复位被激活、手动复位被触发或 WDI 出现上升沿或下降沿时将被清零。

五、应用信息

5.1 选择复位超时周期

对于 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860/MAX6864 - MAX6869，复位超时周期是固定的，可根据具体应用需求从表 4 中选择合适的选项。而 MAX6861/MAX6862/MAX6863 则具有复位超时选择输入 CT，可通过将 CT 连接到低电平或高电平来选择 10ms 或 150ms（最小值）的复位超时周期。

5.2 瞬态抗干扰能力

该系列产品对短时间的电源瞬态干扰具有较强的免疫力。典型工作特性中的“最大 VCC 瞬态持续时间与复位阈值过驱动”曲线显示了这种关系。在曲线下方的区域，设备通常不会产生复位脉冲。一般来说，100mV 的 VCC 瞬态持续时间为 40µs 或更短时，不会导致复位。

5.3 与其他电压接口兼容性

开漏式 RESET 输出可用于与具有其他逻辑电平的微处理器进行接口。开漏输出可以连接到 0 至 5.5V 的电压，但需要注意的是，随着监控器的 VCC 降低，IC 在 RESET 端吸收电流的能力也会下降。

5.4 确保低电压下 RESET 有效

当 VCC 下降到 1.1V 以下时，推挽式 RESET 输出的电流吸收能力会急剧下降，连接到 RESET 的高阻抗 CMOS 逻辑输入可能会漂移到不确定的电压。为了确保在 VCC 下降到 0V 时 RESET 仍然有效，对于 MAX6854/MAX6858/MAX6861/MAX6864/MAX6867 的推挽式输出，可以在 RESET 和 GND 之间添加一个下拉电阻。但需要注意的是，外部下拉电阻不能用于开漏式复位输出。

5.5 看门狗软件考虑

为了让看门狗定时器更有效地监测软件执行情况，可以在程序的不同点设置和复位看门狗输入，而不是简单地对看门狗输入进行高低电平脉冲操作。这样可以避免程序陷入死循环，导致看门狗定时器在循环内不断被复位，无法正常超时触发复位操作。

六、订购信息

该系列产品提供多种型号和配置选项，工程师可以根据具体需求选择合适的产品。订购时，需要在型号中插入复位阈值后缀（参考表 2）和所需复位超时周期对应的数字（参考表 4）。对于 MAX6864 - MAX6869，还需要在复位超时周期后缀后插入所需看门狗超时周期对应的字母（S 或 L，参考表 3）。标准版本通常有 2500 件的订购增量，非标准版本则需要 10000 件的订购增量。产品提供有铅和无铅封装，订购无铅封装时，需要将“-T”替换为“+T”。

七、总结

MAXIM 的 MAX6854/MAX6855/MAX6856/MAX6858/MAX6860 - MAX6869 系列纳米功耗微处理器监控电路以其超低功耗、多种功能选项和灵活的配置方式，为电子工程师提供了一个可靠的微处理器保护解决方案。无论是便携式设备、电池供电系统还是对稳定性要求较高的应用，这些监控电路都能够有效地提高系统的可靠性和稳定性。在实际设计中，工程师可以根据具体需求选择合适的型号和配置，并注意相关的应用信息和注意事项，以确保系统的最佳性能。你在使用这些监控电路的过程中遇到过哪些问题呢？你又是如何解决的？欢迎在评论区分享你的经验和见解。