基于MAX16024的低功耗设备电源备份方案

1 引言
    在低功耗设备中，供电稳定性是影响设备性能的关键因素之一，高效的电源备份系统可为低功耗设备提供稳定的电源管理性能和灵活的供电配置选择。因此，这里提出一种基于MAX16024的低功耗设备电源备份方案。

2 MAX16024简介
    MAX16024是一款低功耗电源备份器件，可以提供稳压输出，以及高达100 mA的输出电流。MAX16024内部包含一个低压差稳压器、微处理器(μP)复位电路以及电源切换电路，还包括手动复位、电源失效检测比较器和电池供电指示器等其他功能。这款器件还可减少外部元件的数量，减小电路板空间并提高可靠性。
    MAX16024的输入电压为1．53~5．5 V，并可提供固定的1．2 V、1．8 V、2．5 V、3．0 V和3．3 V标准输出电压。MAX16024可通过外部电阻分压器设置输出电压，所有输出均采用推挽或漏极开路配置。MAX16024工作在一40℃～+85℃工业级温度范围，提供8引脚或10引脚TDFN封装，图1为MAX16024的引脚配置和内部结构。以下为MAX16024的引脚功能描述：
    CEIN(引脚1)：片选输入。CEIN选通电路输入；不用时，将其连接到GND或OUT；
    Vcc(引脚2)：电源电压输入。采用0．1μF电容旁路Vcc至GND；
    BATT(引脚3)：备份电源输入。如果Vcc低于复位门限(VTH)，VBATT≥Vcc，且稳压器进人非稳压区域，稳压器由BATT供电；如果VBATI    MR(引脚4)：低电平有效、手动复位输入。当MR拉低时，触发RESET为低电平；MR由低变高后，RESET在复位超时周期内仍保持低电平。不用时，将MR接至OUT或悬空。MR内部通过30 kΩ上拉电阻连接到Vcc。
    SET(引脚5)：用来设置输出电压的输入端。对于固定输出电压版本(MAX16024_TB_)，不用时，SET接GND。对于MAX16024_TB_，SET连接至外部分压电阻，能够将输出端电压设置在1．8～5．25 V之间。
    BATT ON(引脚6)：高电平有效电池指示输出。当器件进入电源备份模式时，BATT ON变高。
    GND(引脚7)：接地。
    RESET(引脚8)：低电平有效复位输出。当Vcc低于复位门限或MR拉低时，触发RESET为低电平。Vcc高于复位门限并且MR拉高后，RESET在复位超时周期内仍将保持低电平。RESET提供推挽和开漏输出选项。
    OUT(引脚9)：线性稳压器输出电压。所有器件均提供工厂预设的1．2 V、1．8 V、2．5 V、3．0 V和3．3 V固定输出电压。

CEOUT(引脚10)：低电平有效片选输出。只有在CEIN为低电平且没有进入复位状态时，CEOUT才为低电平。触发复位时，如果CEIN为低电平， CEOUT将继续保持12 μs(典型值)的低电平状态然后变高，或者当CEIN变高时跳变到高电平，具体取决于首先发生哪一种情况。

    在MAX16024的典型连接中，OUT端为SRAM供电；如果VCC高于复位门限(VTH)，或者VCC低于VTH但高于VRATT，稳压器将由VCC 供电。如果VCC    (1)备份电源切换在断电和电源失效的情况下，往往需要保存RAM内的数据内容。MAX16024的BATT带有备份电源切换电路，当VCC跌落时将自动切换到备份电源供电。MAX16024带有BATT ON输出，进入电源备份模式时该引脚变为高电平。当满足以下条件之一时，器件将切换到电源备份模式：1)VCC低于复位门限；2)VCC低于VRATT； 3)稳压器进入非稳压状态(除1．2 V输出电压版本之外)。
    (2)片选信号选通MAX16024提供内部CE信号的选通控制，可避免在电源失效或断电时向CMOS RAM写入错误数据。正常工作期间，CE选通使能并将CE瞬变直接传送到输出端。触发复位输出时，该选通通道被禁止，以避免破坏CMOSRAM内的数据， CEOUT通过内部电流源被拉高至OUT。CEIN至CEOUT之间的1．5 ns传输延迟使器件可以配合大多数微处理器和高速DSP工作。正常工作模式下(没有复位)，CEIN通过低导通电阻的传输门连接到CEOUT。复位时，如果CEIN为高电平，则无论随后如何变化，CEOUT在复位状态下均保持高电平。复位时，如果CEIN为低电平，CEOUT将保持12μs的低电平，以完成读／写操作。12μs延迟后，CEOUT将变为高电平，无论CEIN随后如何变化，复位期间输出都将保持在高电平。当CEOUT与CEIN断开时， CEOUT被上拉至OUT。片选电路的传输延时取决于驱动CEIN的源阻抗和CEOUT的容性负载。降低CEOUT的容性负载将最大限度地减小传输延时，同时应该采用低阻输出的驱动器。
    (3)手动复位输入MAX16024中的为逻辑低电平时将触发RESET。当MR为逻辑低电平时，RESET保持复位状态。MR变高后，经过最小145 ms(tRP)的超时周期后RESET解除复位。MR在内部通过30 kΩ上拉电阻连接到VCC。MR可由TTL/COMS逻辑电平或开漏／集电极输出驱动。在MR和GND之间可连接一个常开的瞬态开关，提供手动复位功能，无需外部去抖电路。如果由长电缆驱动或设备工作在嘈杂环境下，需要在MR和GND之间连接一个0．1μF的电容，以提供额外的噪声抑制功能。
    (4)电池连接指示器当进入电源备份模式时MAX160224的BATT ON输出变高，用来指示电源切换状态。
    (5)电池保鲜在第一次连接VCC之前，MAX16024的电池保鲜功能可以确保备份电池不和内部电路及OUT连接，保证最终产品在第一次使用时，连接到 BATT的备份电池是全新的。内部保鲜锁存功能可以保持闭锁状态，避免BATT在VCC第一次上电之前为OUT供电。当VCC随后关闭时，BATT开始为 OUT供电。
    (6)复住输出在上电、断电和低电压状态下MAX16024的P监控电路将触发处理器复位，以避免代码运行错误。当VCC低于复位门限时，触发RESET，并在VCC上升超过复位门限后继续保持至少145 ms(tRP)的低电平时间。MR为低电平时，也会触发RESET。

    (7)稳压器输出MAX16024器件提供1．2 V、1．8 V、25 V、3．0 V和3．3 V固定输出电压，可提供最大100mA的负载电流。同时MAX16024提供固定和可调输出电压版本，利用连接在OUT、SET和GND之间的外部电阻分压网络设置输出电压，可在1．8~525 V之间调节，将SET接GND，则选择固定输出电压版本。

3 应用实例
    图2给出基于MAX16024的电源备份电路。

    图2的电源备份电路，MAX16024可提供典型值为10 s的短路保护。如果OUT短路至地的时问超过10 s，则可能损坏器件。采用0．1μF电容分别旁路VCC和BATT至GND。OUT和GND之间连接10μF的低ESR电容，所有电容尽可能靠近器件放置。当VCC高于VTH时，移除备份电源不会触发复位。VCC保持在复位门限以上时，电路不会进人电源备份模式。当出现短暂的负向VCC电压时，电源备份电路可以抑制短暂的扰动，提供额外的瞬态保护能力。
    在对该电路进行供电稳定性测试中，电路供电稳定，输入电压和输出电压之间呈良好的线性关系(图3)；在片选复位过程中，电路输出电压过渡稳定，如图4所示。

4 结束语
    MAX16024非常适合为存储敏感数据的存储器提供备份电源。例如静态随机存取存储器(SRAM)或实时时钟(RTC)，当电源电压跌落时，通过VCC供电的稳压输出切换至备份电源。