探秘 MAX7347/MAX7348/MAX7349：低 EMI 按键开关与发声器控制器

在电子设计的领域中，按键开关和发声器的控制是常见且关键的环节。今天，我们就来深入了解 Maxim 推出的 MAX7347/MAX7348/MAX7349 这三款 2 线接口的低 EMI 按键开关与发声器控制器，看看它们有哪些独特之处。

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一、产品概述

MAX7347/MAX7348/MAX7349 是微处理器外设，将低噪声按键开关接口与压电发声器控制器相结合。其中，MAX7347 最多可监控 24 个按键，MAX7348 最多可监控 40 个按键，MAX7349 最多可监控 64 个按键。这些按键输入采用静态监控方式，而非动态扫描，有效确保了低 EMI 运行。

二、关键特性

2.1 按键监控与 FIFO 队列

• 能够对按键输入进行去抖处理，并维护一个最多可存储 8 个去抖按键事件的 FIFO 队列。按键去抖时间可由用户在 9ms 至 40ms 之间进行配置。
• 可配置中断输出（INT），在按键按下时及时发出警报，还能根据需求设置最大速率，避免过多中断对微处理器造成过载。

2.2 发声器功能

• MAX7348/MAX7349 具备音调发生器，可在处理器控制下生成自动按键点击音或警报音。发声器频率覆盖第 5 个音乐八度（523.25Hz 至 987.77Hz），还有另外七个高达 2637Hz 的音符。
• 发声器输出还可被编程为在发声期间保持高电平或低电平，以驱动电子发声器、继电器或灯。

2.3 低 EMI 设计

采用静态矩阵监控技术，按键输入仅在开关状态改变时切换，减少了按键开关布线产生的 EMI 辐射。同时，开关矩阵两端的电压始终不超过 0.65V，进一步降低了 EMI。

2.4 多种接口与配置选项

• 拥有 400kbps、5.5V 耐压的 2 线串行接口，支持 2.4V 至 3.6V 的工作电压。
• 提供四种 I2C 地址选择，方便多个设备共享总线。
• 具备可选的 2 线串行总线超时功能，防止在读取事务中因 SCL 挂起而导致 SDA I/O 保持低电平。

三、电气特性

3.1 电源与电流

• 工作电源电压范围为 2.4V 至 3.6V，典型工作电源电流为 75µA，关机电源电流低至 6.44µA。

  3.2 发声器输出

• 发声器输出高电压在输出电流为 10mA 时为 V+ - 0.45V，输出低电压在输出电流为 10mA 时为 0.15V。

  3.3 按键开关参数

• 按键开关源电流典型值为 28µA，源电压典型值为 0.35V，按键开关电阻最大为 1kΩ。

  3.4 启动时间

  从关机状态启动的时间典型值为 57µs，最大值为 200µs。

四、串行接口

4.1 接口类型与通信方式

MAX7347/MAX7348/MAX7349 通过 I2C 兼容的 2 线接口进行数据的发送和接收，使用串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）实现主从设备之间的双向通信。

4.2 地址与数据传输

每个设备有两个 7 位的从地址，分别用于按键扫描控制器和发声器控制器。数据传输由主设备发起，包括起始条件、从地址、寄存器地址、数据字节和停止条件。

4.3 总线超时

具备 20ms 的最小总线超时功能，可防止在串行事务未完成时 SCL 挂起导致 SDA I/O 保持低电平。

五、寄存器配置

5.1 按键扫描寄存器

• Keys FIFO 寄存器：包含按键 FIFO 的状态信息和去抖后的按键事件。读取该寄存器可清除中断 INT。
• Debounce 寄存器：设置去抖周期时间和通用输出端口（GPO）的启用状态。
• Autorepeat 寄存器：设置按键自动重复频率和延迟。
• Interrupt 寄存器：包含中断请求功能的设置和 INT 输出的状态信息。
• Configuration 寄存器：反映发声器状态，控制 I2C 总线超时、警报输入中断等功能。
• Ports 寄存器：设置端口 2 至 7 和 INT 端口作为 GPO 时的值。
• Key - Sound 寄存器：指定按键去抖时发声器执行的声音持续时间和频率。
• Alert Sound 寄存器：指定警报输入下降沿时发声器执行的声音持续时间和频率。

5.2 发声器寄存器

存储发声器要执行的声音频率和持续时间，以及其 2 级 FIFO 的状态。

六、应用注意事项

6.1 幽灵键消除

幽灵键是按键开关矩阵固有的现象，MAX7347/MAX7348/MAX7349 采用专有方案检测并避免报告幽灵键。在设计需要三键组合的应用时，要确保三个按键的布线位置不会构成矩形的顶点。

6.2 低 EMI 操作

通过限制开关矩阵两端的电压和采用静态监控方式，有效降低了 EMI 辐射。

6.3 电源供应

使用 2.4V 至 3.6V 的电源电压，并在靠近设备处使用 0.047µF 或更高的陶瓷电容对电源进行旁路。

6.4 开关导通电阻

对按键开关或开关布线中的电阻不敏感，最大可承受 1kΩ 的电阻，适用于低成本的薄膜和导电碳开关。

6.5 音频换能器

发声器输出可直接驱动标准的低成本压电换能器。若使用电阻性或电感性发声器，需在发声器输出和换能器之间添加耦合电容。还可通过添加低通滤波器将方波音调转换为更接近正弦波的信号。

七、总结

MAX7347/MAX7348/MAX7349 凭借其低 EMI 设计、丰富的按键监控和发声器功能、灵活的寄存器配置以及广泛的应用适应性，为电子工程师在按键开关和发声器控制方面提供了一个优秀的解决方案。在医疗仪器、仪表面板、安全门禁和工业控制等领域都有着广阔的应用前景。大家在实际设计中不妨考虑使用这几款控制器，相信会给你的项目带来不少惊喜。你在使用类似控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。