1 引言
在低功耗設備中，供電穩定性是影響設備性能的關鍵因素之一，高效的電源備份系統可為低功耗設備提供穩定的電源管理性能和靈活的供電配置選擇。因此，這里提出一種基于MAX16024的低功耗設備電源備份方案。
2 MAX16024簡介
MAX16024是一款低功耗電源備份器件，可以提供穩壓輸出，以及高達100 mA的輸出電流。MAX16024內部包含一個低壓差穩壓器、微處理器(μP)復位電路以及電源切換電路，還包括手動復位、電源失效檢測比較器和電池供電指示器等其他功能。這款器件還可減少外部元件的數量，減小電路板空間并提高可靠性。
MAX16024的輸入電壓為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標準輸出電壓。MAX16024可通過外部電阻分壓器設置輸出電壓，所有輸出均采用推挽或漏極開路配置。MAX16024工作在一40℃～+85℃工業級溫度范圍，提供8引腳或10引腳TDFN封裝，圖1為MAX16024的引腳配置和內部結構。以下為MAX16024的引腳功能描述：
- CEIN(引腳1)：片選輸入。CEIN選通電路輸入；不用時，將其連接到GND或OUT；
- Vcc(引腳2)：電源電壓輸入。采用0．1μF電容旁路Vcc至GND；
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BATT(引腳3)：備份電源輸入。如果Vcc低于復位門限(VTH)，VBATT≥Vcc，且穩壓器進人非穩壓區域，穩壓器由BATT供電；如果VBATI
- MR(引腳4)：低電平有效、手動復位輸入。當MR拉低時，觸發RESET為低電平；MR由低變高后，RESET在復位超時周期內仍保持低電平。不用時，將MR接至OUT或懸空。MR內部通過30 kΩ上拉電阻連接到Vcc。
- SET(引腳5)：用來設置輸出電壓的輸入端。對于固定輸出電壓版本(MAX16024_TB_)，不用時，SET接GND。對于MAX16024_TB_，SET連接至外部分壓電阻，能夠將輸出端電壓設置在1．8～5．25 V之間。
- BATT ON(引腳6)：高電平有效電池指示輸出。當器件進入電源備份模式時，BATT ON變高。
- GND(引腳7)：接地。
- RESET(引腳8)：低電平有效復位輸出。當Vcc低于復位門限或MR拉低時，觸發RESET為低電平。Vcc高于復位門限并且MR拉高后，RESET在復位超時周期內仍將保持低電平。RESET提供推挽和開漏輸出選項。
- OUT(引腳9)：線性穩壓器輸出電壓。所有器件均提供工廠預設的1．2 V、1．8 V、2．5 V、3．0 V和3．3 V固定輸出電壓。
- CEOUT(引腳10)：低電平有效片選輸出。只有在CEIN為低電平且沒有進入復位狀態時，CEOUT才為低電平。觸發復位時，如果CEIN為低電平， CEOUT將繼續保持12 μs(典型值)的低電平狀態然后變高，或者當CEIN變高時跳變到高電平，具體取決于首先發生哪一種情況。
在MAX16024的典型連接中，OUT端為SRAM供電；如果VCC高于復位門限(VTH)，或者VCC低于VTH但高于VRATT，穩壓器將由VCC 供電。如果VCC
(1)備份電源切換在斷電和電源失效的情況下，往往需要保存RAM內的數據內容。MAX16024的BATT帶有備份電源切換電路，當VCC跌落時將自動切換到備份電源供電。MAX16024帶有BATT ON輸出，進入電源備份模式時該引腳變為高電平。當滿足以下條件之一時，器件將切換到電源備份模式：1)VCC低于復位門限；2)VCC低于VRATT； 3)穩壓器進入非穩壓狀態(除1．2 V輸出電壓版本之外)。
(2)片選信號選通MAX16024提供內部CE信號的選通控制，可避免在電源失效或斷電時向CMOS RAM寫入錯誤數據。正常工作期間，CE選通使能并將CE瞬變直接傳送到輸出端。觸發復位輸出時，該選通通道被禁止，以避免破壞CMOSRAM內的數據， CEOUT通過內部電流源被拉高至OUT。CEIN至CEOUT之間的1．5 ns傳輸延遲使器件可以配合大多數微處理器和高速DSP工作。正常工作模式下(沒有復位)，CEIN通過低導通電阻的傳輸門連接到CEOUT。復位時，如果CEIN為高電平，則無論隨后如何變化，CEOUT在復位狀態下均保持高電平。復位時，如果CEIN為低電平，CEOUT將保持12μs的低電平，以完成讀／寫操作。12μs延遲后，CEOUT將變為高電平，無論CEIN隨后如何變化，復位期間輸出都將保持在高電平。當CEOUT與CEIN斷開時， CEOUT被上拉至OUT。片選電路的傳輸延時取決于驅動CEIN的源阻抗和CEOUT的容性負載。降低CEOUT的容性負載將最大限度地減小傳輸延時，同時應該采用低阻輸出的驅動器。
(3)手動復位輸入MAX16024中的為邏輯低電平時將觸發RESET。當MR為邏輯低電平時，RESET保持復位狀態。MR變高后，經過最小145 ms(tRP)的超時周期后RESET解除復位。MR在內部通過30 kΩ上拉電阻連接到VCC。MR可由TTL/COMS邏輯電平或開漏／集電極輸出驅動。在MR和GND之間可連接一個常開的瞬態開關，提供手動復位功能，無需外部去抖電路。如果由長電纜驅動或設備工作在嘈雜環境下，需要在MR和GND之間連接一個0．1μF的電容，以提供額外的噪聲抑制功能。
(4)電池連接指示器當進入電源備份模式時MAX160224的BATT ON輸出變高，用來指示電源切換狀態。
(5)電池保鮮在第一次連接VCC之前，MAX16024的電池保鮮功能可以確保備份電池不和內部電路及OUT連接，保證最終產品在第一次使用時，連接到 BATT的備份電池是全新的。內部保鮮鎖存功能可以保持閉鎖狀態，避免BATT在VCC第一次上電之前為OUT供電。當VCC隨后關閉時，BATT開始為 OUT供電。
(6)復住輸出在上電、斷電和低電壓狀態下MAX16024的P監控電路將觸發處理器復位，以避免代碼運行錯誤。當VCC低于復位門限時，觸發RESET，并在VCC上升超過復位門限后繼續保持至少145 ms(tRP)的低電平時間。MR為低電平時，也會觸發RESET。
(7)穩壓器輸出MAX16024器件提供1．2 V、1．8 V、25 V、3．0 V和3．3 V固定輸出電壓，可提供最大100mA的負載電流。同時MAX16024提供固定和可調輸出電壓版本，利用連接在OUT、SET和GND之間的外部電阻分壓網絡設置輸出電壓，可在1．8~525 V之間調節，將SET接GND，則選擇固定輸出電壓版本。
3 應用實例
圖2給出基于MAX16024的電源備份電路。
圖2的電源備份電路，MAX16024可提供典型值為10 s的短路保護。如果OUT短路至地的時問超過10 s，則可能損壞器件。采用0．1μF電容分別旁路VCC和BATT至GND。OUT和GND之間連接10μF的低ESR電容，所有電容盡可能靠近器件放置。當VCC高于VTH時，移除備份電源不會觸發復位。VCC保持在復位門限以上時，電路不會進人電源備份模式。當出現短暫的負向VCC電壓時，電源備份電路可以抑制短暫的擾動，提供額外的瞬態保護能力。
在對該電路進行供電穩定性測試中，電路供電穩定，輸入電壓和輸出電壓之間呈良好的線性關系(圖3)；在片選復位過程中，電路輸出電壓過渡穩定，如圖4所示。
4 結束語
MAX16024非常適合為存儲敏感數據的存儲器提供備份電源。例如靜態隨機存取存儲器(SRAM)或實時時鐘(RTC)，當電源電壓跌落時，通過VCC供電的穩壓輸出切換至備份電源。
