探索 MAX16163：纳米功耗可编程睡眠时开关控制器

探索 MAX16163/MAX16164：纳米功耗可编程睡眠时开关控制器

在电子设备的设计中，功耗管理和灵活的开关控制是至关重要的。今天，我们将深入研究 Analog Devices 公司的 MAX16163/MAX16164 纳米功耗可编程睡眠时开关控制器，了解它的特点、工作原理以及应用场景。

文件下载：MAX16163.pdf

器件概述

MAX16163 和 MAX16164 是具有可编程睡眠时间的纳米功耗开/关控制器，它们集成了一个功率开关，可提供高达 200mA 的负载电流。这两款器件有两种配置睡眠时间的方式：可以使用外部电阻进行配置，也能通过 (I^{2}C) 总线进行编程。

在器件上电时，会检查 PB/SLP 引脚的连接情况。若该引脚与地之间的电阻大于 5.5MΩ，则器件被配置为 (I^{2}C) 可编程模式；反之，则为电阻可编程模式。

MAX16163 工作流程

MAX16163 上电后，会测量 PB/SLP 引脚到地的电阻，并据此设置合适的睡眠时间，随后使能 OUT 输出。当下游设备（如微控制器）完成任务后，在 CLRB 引脚产生一个下降沿信号，MAX16163 会关闭 OUT 输出并启动睡眠定时器。当定时器计时结束，OUT 输出会再次被使能。

MAX16164 工作流程

MAX16164 上电后同样会测量 PB/SLP 引脚到地的电阻并设置睡眠时间，但它会保持 OUT 输出关闭，并使器件进入关机状态。直到 PB/SLP 引脚上的按钮被按下，OUT 输出才会被使能。

产品优势与特性

超低电流，节省功耗

• 睡眠定时器状态：仅消耗 30nA 的静态电流 (I_{Q})。
• 关机状态：静态电流 (I_{Q}) 低至 10nA。
• 宽电源电压范围：(V_{CC}) 可在 1.7V 至 5.5V 之间工作。

强大特性，提高设备可靠性

• 按钮输入：能够承受高达 ±60V 的电压。
• ESD 保护：具备 ±40kV 的人体模型（HBM）静电放电保护能力。

灵活配置，提供多样设计选择

• 睡眠时间可编程：支持 (I^{2}C) 或电阻两种编程方式。
• 中断输出与清除输入：在电阻可编程配置中提供中断输出和清除输入功能。
• 丰富的睡眠时间选项：从 100ms 到 24 小时，以及无限时间，共有多达 32 种不同的睡眠时间值可供选择。
• 低电压降输出：锁存输出可提供 200mA 的负载电流，电压降小于 30mV。

应用场景

MAX16163/MAX16164 适用于多种应用场景，特别是对功耗敏感的设备，包括但不限于：

• 电池供电设备：延长电池续航时间。
• 远程传感器：实现低功耗运行。
• 物联网（IoT）设备：满足长时间待机和间歇性工作的需求。
• 便携式仪器：减小体积和功耗。
• 手持消费电子设备：提升用户体验。
• 工业设备：确保在恶劣环境下的可靠运行。
• 一次性低功耗电子设备：降低成本和功耗。

技术细节剖析

引脚配置与功能

MAX16163/MAX16164 提供 6 引脚 μDFN 和 6 凸点薄晶圆级封装（WLP）两种封装形式。各引脚功能如下：

• VCC：电源输入引脚。
• GND：接地引脚。
• PB/SLP：按钮输入和睡眠时间配置电阻连接引脚。在 RES_CALC 状态下，测量该引脚与地之间的电阻来设置睡眠时间。
• SCL/CLR：在 (I^{2}C) 可编程配置中为 (I^{2}C) 总线时钟线；在电阻可编程配置中为清除输入引脚。
• SDA/INT：在 (I^{2}C) 可编程配置中为 (I^{2}C) 总线数据线；在电阻可编程配置中为低电平有效、开漏输出的中断/复位引脚。
• OUT：内部 MOSFET 开关的源极引脚，使能时连接到 VCC，关闭时与 VCC 断开。

状态机分析

MAX16163/MAX16164 的状态机包含多个状态，如上电复位（POR）、PB_WAIT、RES_CALC、关机（SHUTDOWN）、活动（ACTIVE）、PB_CHK、睡眠定时器（SLEEP_TIMER）和睡眠定时器等待（SLEEP_TIMER_WAIT）状态。每个状态都有特定的条件和转换规则，确保器件的正常运行。

(I^{2}C) 总线操作

在 (I^{2}C) 可编程配置中，MAX16163/MAX16164 作为 (I^{2}C) 总线的从设备，支持标准的读写操作。其 7 位从设备地址为 0x23，通过 (I^{2}C) 总线可以方便地配置睡眠时间和控制设备状态。

典型应用电路

文档中给出了多种典型应用电路，包括 MAX16163 在电阻可编程和 (I^{2}C) 可编程且无按钮的应用，以及 MAX16164 在电阻可编程和 (I^{2}C) 可编程且有按钮的应用。这些电路为工程师提供了实际设计的参考。

总结

MAX16163/MAX16164 纳米功耗可编程睡眠时开关控制器以其超低功耗、强大的功能和灵活的配置选项，为电子工程师在设计各种低功耗设备时提供了一个优秀的解决方案。无论是在电池供电设备还是物联网应用中，都能发挥重要作用。希望通过本文的介绍，能帮助大家更好地理解和应用这款器件。

大家在使用 MAX16163/MAX16164 过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。