MAX1840/MAX1841：低电压 SIM/智能卡电平转换器的卓越之选

在当今的电子设备中，SIM 卡和智能卡的应用越来越广泛。为了实现这些卡片与系统之间的有效通信，电平转换和静电放电（ESD）保护变得至关重要。MAXIM 推出的 MAX1840/MAX1841 低电压 SIM/智能卡电平转换器，正是满足这些需求的理想解决方案。

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一、产品概述

MAX1840/MAX1841 为 SIM 和智能卡端口提供电平转换和 ESD 保护。这两款器件集成了两个用于复位和时钟信号的单向电平转换器、一个用于串行数据流的双向电平转换器，并且在所有卡触点上提供 ±10kV 的 ESD 保护。

• 功能差异：MAX1840 包含一个 SHDN 控制输入，有助于 SIM 和智能卡的插入和移除；而 MAX1841 包含一个系统侧数据驱动器，以支持没有开漏输出的系统控制器。
• 电压范围：逻辑电源电压范围在“控制器侧”为 +1.4V 至 +5.5V，在“卡侧”为 +1.7V 至 +5.5V，总电源电流仅为 1.0µA。当任一电源被移除时，两个器件都会自动关闭。

二、产品特性

2.1 电平转换功能

MAX1840/MAX1841 能够实现 SIM/智能卡的电平转换，支持 DVCC ≥VCC 或 DVCC ≤VCC 的电平转换，适用于多种电压系统。

2.2 宽电压范围

控制器电压范围为 +1.4V 至 +5.5V，卡电压范围为 +1.7V 至 +5.5V，具有良好的兼容性。

2.3 ESD 保护

提供 ±10kV 的 ESD 卡插座保护，确保在卡片插入和移除过程中对设备的有效保护。

2.4 低功耗特性

总静态电源电流为 1µA，总关断电源电流为 0.01µA，有效降低了功耗。

2.5 小巧封装

采用超小型 10 引脚 µMAX 封装，高度仅为 1.09mm，面积是 8 引脚 SO 封装的一半，节省了电路板空间。

2.6 标准兼容性

符合 GSM 测试规范 11.11 和 11.12，保证了产品在通信领域的可靠性。

三、电气特性

3.1 电源参数

• DVCC 工作范围：1.4V 至 5.5V。
• VCC 工作范围：1.7V 至 5.5V。
• 不同时钟频率下的工作电流：CIN 在不同时钟频率和占空比下，DVCC 和 VCC 的工作电流不同。

3.2 逻辑输入参数

• 数字输入低阈值：VIL 为 0.2 ✕DVCC。
• 数字输入高阈值：VIH 为 0.7 ✕DVCC。
• 输入泄漏电流：0.01µA 至 1µA。

3.3 输出参数

• CLK、RST 输出：数字输出低电平 VOL 在 ISINK = 200µA 时为 0.4V，数字输出高电平 VOH 在不同条件下有不同取值。
• DATA 输入/输出：DATA 上拉电阻 RDATA 在 13kΩ 至 28kΩ 之间，输入低阈值和高阈值也有相应规定。

3.4 其他参数

• IO 输入/输出：IO 上拉电阻 RIO 在 6.5kΩ 至 14kΩ 之间，输入低阈值、高阈值以及输入低电流、高电流都有明确规定。
• 关断输出电平：在不同条件下，IO、CLK、RST 的关断输出电平在 ISINK = 200A 时为 0.4V。
• 最大 CLK 频率：在不同的 Vcc 和 DVcc 电压条件下，最大 CLK 频率有所不同。

四、引脚描述

PIN	MAX1840	MAX1841	NAME	FUNCTION
1	1	DATA	系统控制器数据输入/输出，具有 20kΩ 上拉电阻至 DVCC，用于双向数据传输。
2	2	DVCC	系统控制器数字引脚的电源电压，设置范围为 +1.4V 至 +5.5V。
3	3	CIN	系统控制器时钟输入。
4	4	RIN	系统控制器复位输入。
—	5	DDRV	可选的系统控制器数据输入，连接无开漏输出的控制器，不使用时连接到 DVCC。
5	—	SHDN	关断模式输入，驱动 SHDN 低电平可将总电源电流降至小于 1µA。
6	6	GND	系统控制器和卡接地。
7	7	RST	向卡的复位输出，关断时主动拉低。
8	8	CLK	向卡的时钟输出，关断时主动拉低。
9	9	VCC	卡侧数字引脚的电源电压，设置范围为 +1.7V 至 +5.5V，需适当的电源旁路以满足 ESD 规范。
10	10	IO	卡侧双向输入/输出，具有 10kΩ 上拉电阻至 VCC，用于双向数据传输，关断时主动拉低。

五、详细工作原理

5.1 电平转换原理

MAX1840/MAX1841 为时钟输入、复位输入和双向数据 IO 提供电平转换器。时钟和复位输入（CIN 和 RIN）从控制器侧电源轨（DVCC 到 GND）电平转换到卡侧电源轨（VCC 到 GND）。当连接到开漏控制器输出时，DATA 和 IO 提供双向电平转换。

5.2 数据驱动（仅 MAX1841）

当使用没有开漏输出的微控制器时，使用数据驱动器（DDRV）输入向 SIM/智能卡发送数据，而 DATA 提供控制器侧输出用于双向数据传输。不使用时，将 DDRV 连接到 DVCC 以降低总电源电流。

5.3 关断模式

对于 MAX1840，驱动 SHDN 低电平激活关断模式。将 SHDN 连接到 DVCC 或驱动高电平进行正常操作。关断模式下，CLK、RST 和 IO 主动拉低，同时断开内部 10kΩ 上拉电阻与 VCC 的连接，以防止过大电流消耗，总电源电流降至 0.01µA。

5.4 SIM/智能卡插入/移除

SIM/智能卡规范要求在插入 SIM/智能卡之前，卡侧引脚（VCC、CLK、RST、IO）处于地电位。对于使用 MAX1686H 的应用，可通过关闭 MAX1686H 或驱动 SHDN（仅 MAX1840）低电平来实现。若需要特定的时序，可通过驱动 DATA 或 DDRV（仅 MAX1841）低电平拉低 IO，通过驱动 CIN 和 RIN 低电平分别拉低 CLK 和 RST。

5.5 ESD 保护

所有引脚的 ESD 保护结构可防止在处理和组装过程中遇到的 ESD。连接到卡插座的引脚（CLK、RST、IO、VCC 和 GND）提供 ±10kV 的 ESD 保护，ESD 结构在所有状态（正常操作、关断和掉电）下都能承受高 ESD。ESD 事件后，MAX1840/MAX1841 可继续工作而不会出现闩锁现象。为了超过 ±10kV ESD 规范，需要从 VCC 到 GND 连接一个 1µF 的旁路电容。

六、应用领域

6.1 SIM 接口

在 GSM 蜂窝电话中，MAX1840/MAX1841 可用于 SIM 接口，实现 SIM 卡与系统之间的有效通信。

6.2 智能卡读卡器

为智能卡读卡器提供电平转换和 ESD 保护，确保智能卡的正常读写操作。

6.3 逻辑电平转换

在不同电压系统之间进行逻辑电平转换，提高系统的兼容性。

6.4 SPI/QSPI/MICROWIRE 电平转换

在 SPI、QSPI 和 MICROWIRE 应用中，作为 3V/5V 电平转换器使用。

七、总结

MAX1840/MAX1841 低电压 SIM/智能卡电平转换器以其卓越的性能、低功耗和小巧的封装，为 SIM 和智能卡接口提供了可靠的解决方案。无论是在通信领域还是其他需要电平转换和 ESD 保护的应用中，都能发挥重要作用。电子工程师在设计相关电路时，可以充分考虑这两款器件的优势，以提高系统的稳定性和可靠性。大家在实际应用中，有没有遇到过类似电平转换器件的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。