MAX16023/MAX16024：高效电池备份电路的首选方案

在电子设备的设计中，电池备份电路对于保障设备在主电源故障或掉电时的数据安全和正常运行至关重要。今天，我们就来深入了解一下Maxim公司推出的MAX16023/MAX16024低功耗电池备份电路，看看它有哪些出色的特性和应用场景。

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一、器件概述

MAX16023/MAX16024能够提供高达100mA的输出电流，可用于为关键内存（如SRAM或RTC）提供电源。它集成了低压差稳压器（LDO）、微处理器复位电路和电池切换电路，还具备手动复位、电源故障比较器和电池供电指示灯等功能。这些特性不仅减少了外部元件的使用，从而节省了电路板空间，还提高了设备的整体可靠性。

二、关键特性

2.1 供电与输出

• 宽输入电压范围：能够接受1.53V至5.5V的输入电压，适应多种电源环境。
• 多固定输出电压：提供1.2V、1.8V、2.5V、3.0V和3.3V的固定标准输出电压，满足不同设备的需求。MAX16024还支持通过电阻分压器外部设置输出电压，范围为1.8V至5.25V。
• 输出配置灵活：所有输出均有推挽或开漏配置可供选择。

2.2 系统监控与保护

• 电源监控：可对5V、3.3V、3V、2.5V或1.8V的电源电压进行系统监控。
• 电源故障比较器：MAX16023的电源故障比较器可监测额外电压，提供早期电源故障警告，输入阈值典型值为0.590V，输入迟滞为30mV。
• 复位功能：具备微处理器复位电路，复位阈值可根据不同后缀选择，复位超时时间至少为145ms，确保在电源异常时能可靠复位。
• 低功耗特性：典型功耗仅4µA，在电池备份模式下，电池供电电流低至3.5µA（典型值）。

2.3 其他特性

• 电池切换与指示：在掉电时能自动切换到备份电池供电，MAX16024的BATT ON输出可指示电池备份模式。
• 电池 freshness seal：可确保备份电池在产品首次使用时是新鲜的，通过特定操作可重新启用。
• 芯片使能信号门控：MAX16024提供内部CE信号门控，防止在电源故障或掉电时向CMOS RAM写入错误数据，CEIN到CEOUT的传播延迟仅1.5ns。

三、引脚说明

引脚	MAX16023	MAX16024	功能
1	VCC	VCC	电源电压输入，需用0.1µF电容旁路到地
2	BATT	BATT	备份电池输入，根据VCC和VBATT的关系切换供电
3	MR	MR	手动复位输入，低电平有效
4	PFI	-	电源故障比较器输入
5	PFO	-	电源故障比较器输出，低电平有效
6	GND	GND	接地
7	RESET	RESET	复位输出，低电平有效，有推挽和开漏两种配置
8	OUT	OUT	线性稳压器输出电压，可选择固定或可调输出
-	-	CEIN	芯片使能输入
-	-	SET	设置输出电压输入（仅MAX16024可调版本使用）
-	-	BATT ON	电池供电指示输出，高电平表示处于电池备份模式
-	-	CEOUT	芯片使能输出，低电平有效
-	-	EP	暴露焊盘，内部连接到地，用于散热

四、典型应用

4.1 实时时钟（RTC）/SRAM主/备份电源

在需要实时时钟或静态随机存取存储器的设备中，MAX16023/MAX16024可以为其提供稳定的主电源和备份电源。当主电源VCC正常时，由VCC为RTC或SRAM供电；当VCC低于复位阈值且VBATT高于VCC时，自动切换到备份电池供电，确保数据不丢失。

4.2 工业控制

在工业控制系统中，对电源的稳定性和可靠性要求较高。MAX16023/MAX16024的宽输入电压范围、低功耗和多种保护功能，能够适应工业环境的复杂电源条件，为控制系统提供稳定的电源。

4.3 GPS系统、机顶盒和销售点设备

这些设备通常需要在不同的电源条件下稳定工作。MAX16023/MAX16024的电源切换功能和低功耗特性，能够满足这些设备在主电源故障时的备份电源需求，同时降低功耗，延长电池使用寿命。

五、设计注意事项

5.1 电容选择

• 为了保证稳压器的稳定性，需要在OUT引脚和地之间连接一个10µF的低ESR电容。
• VCC和BATT引脚也需要分别用0.1µF的电容旁路到地，以减少电源噪声。

5.2 短路保护

MAX16023/MAX16024能够承受10s以内的短路情况，但长时间短路可能会损坏设备，因此在设计中需要避免长时间短路。

5.3 电源故障比较器应用

如果需要监测额外的电源，可以使用MAX16023的电源故障比较器。通过连接一个电阻分压器到PFI引脚，可以设置监测的电压阈值。同时，可以根据需要添加滞后电阻R3和电容C1，以提高比较器的抗干扰能力。

5.4 无备份电源情况

如果不需要使用备份电源，可以将BATT引脚连接到地。

六、总结

MAX16023/MAX16024是一款功能强大、性能稳定的电池备份电路，具有宽输入电压范围、低功耗、多种保护功能和灵活的输出配置等优点。它适用于多种应用场景，能够为关键设备提供可靠的电源备份和系统监控。在设计过程中，需要注意电容选择、短路保护和电源故障比较器的应用等问题，以确保电路的稳定性和可靠性。大家在实际应用中，是否遇到过类似电池备份电路的设计挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。