MAXIM DS1314：3V 非易失性控制器與鋰電池監(jiān)測方案

在電子設(shè)備的設(shè)計中，如何確保數(shù)據(jù)在電源故障時不丟失，以及有效監(jiān)測電池狀態(tài)，是工程師們常常面臨的關(guān)鍵問題。MAXIM 的 DS1314 3V 非易失性控制器，集成了鋰電池監(jiān)測功能，為解決這些問題提供了一個出色的方案。

文件下載：DS1314.pdf

一、DS1314 特性亮點(diǎn)

1. 非易失性內(nèi)存轉(zhuǎn)換

DS1314 能夠?qū)?CMOS SRAM 轉(zhuǎn)換為非易失性內(nèi)存。當(dāng) (V{CC}) 超出容差范圍時，它會無條件地對 SRAM 進(jìn)行寫保護(hù)，防止數(shù)據(jù)丟失。同時，在 (V{CC}) 電源故障發(fā)生時，會自動切換到電池備份電源，確保 SRAM 持續(xù)供電。

2. 鋰電池監(jiān)測

該芯片可以監(jiān)測鋰電池的電壓，并在電池即將失效時提前發(fā)出警告。通過低電平有效的電池警告輸出信號 (BW)，提示工程師及時更換電池。

3. 電源故障檢測

支持 3.0V 或 3.3V 電源的自動 (V_{CC}) 電源故障檢測。并且，DS1314S 和 DS1314E 版本在電源故障發(fā)生時可以復(fù)位處理器，并在系統(tǒng)上電期間保持處理器處于復(fù)位狀態(tài)。

4. 多種封裝選擇

提供了節(jié)省空間的 8 引腳 DIP 和 SOIC 封裝，還有可選的 16 引腳 SOIC 和 20 引腳 TSSOP 版本，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

5. 寬溫度范圍

具備 -40°C 至 +85°C 的工業(yè)溫度范圍，適用于各種惡劣環(huán)境。

二、引腳分配與功能描述

1. 引腳分配

DS1314 不同封裝的引腳分配各有特點(diǎn)，如 8 引腳 DIP、8 引腳 SOIC、16 引腳 SOIC 和 20 引腳 TSSOP 等。具體引腳排列在文檔中有詳細(xì)圖示，工程師在設(shè)計時需要根據(jù)所選封裝仔細(xì)核對。

2. 引腳功能

• (V_{CCI})：電源輸入
• (V_{CCO})：SRAM 電源輸出
• (V_{BAT})：備份電池輸入
• (CEI)：芯片使能輸入
• (CEO)：芯片使能輸出
• (TOL)：(V_{CC}) 容差選擇
• (BW)：電池警告輸出（開漏）
• (RST)：復(fù)位輸出（開漏）
• (GND)：接地
• (NC)：無連接

三、工作原理與功能實現(xiàn)

1. 內(nèi)存?zhèn)浞?/h3>

DS1314 為 SRAM 提供電池備份功能，主要通過兩個關(guān)鍵操作實現(xiàn)。

• 電源切換：當(dāng) (V{CCI}) 小于切換點(diǎn) (V{sw}) 且小于電池電壓 (V_{BAT}) 時，自動切換到電池為 SRAM 提供備份電源，且該切換的電壓降小于 0.2V。
• 電源故障檢測與寫保護(hù)：持續(xù)監(jiān)測 (V_{CCI})，當(dāng)電源超出容差范圍時，精密比較器檢測到電源故障，抑制芯片使能輸出 (overline{CEO})，對 SRAM 進(jìn)行寫保護(hù)。同時，為了保證正在進(jìn)行的內(nèi)存訪問能夠正確完成，寫保護(hù)會延遲最多 1.5μs。

2. 電池電壓監(jiān)測

DS1314 以工廠編程的 24 小時時間間隔自動進(jìn)行電池電壓監(jiān)測。在 (V{CCI}) 上升到 (V{CCTP}) 以上的 (t{Rec}) 時間內(nèi)開始監(jiān)測，電源故障時暫停。每 24 小時，將 (V{BAT}) 連接到內(nèi)部 1.2MΩ 測試電阻 (R{INT}) 一秒鐘。如果在此期間 (V{BAT}) 低于工廠編程的電池電壓觸發(fā)點(diǎn) (V{BTP})，則電池警告輸出 (BW) 被置位。此后，將以 (t{BTCW}) 為周期進(jìn)行電池測試，直到電池被更換。

3. 電源監(jiān)測

DS1314S 和 DS1314E 版本具有額外的復(fù)位引腳 (RST)。當(dāng) (V{CCI}) 低于由 (TOL) 引腳定義的觸發(fā)點(diǎn) (V{CCTP}) 時，比較器激活復(fù)位信號 (RST)。在電源上電時，(RST) 還作為上電復(fù)位信號，保持有效 200ms 左右，防止系統(tǒng)在電源瞬變期間運(yùn)行。

4. 新鮮密封模式

當(dāng)電池首次連接到未加電的 DS1314 時，芯片不會立即在 (V{CCO}) 上提供電池備份電源。只有在 (V{CCI}) 超過 (V{CCTP}) 并隨后低于 (V{sw}) 和 (V_{BAT}) 時，才會離開新鮮密封模式，提供電池備份電源。這種模式可以避免電池在存儲和運(yùn)輸過程中消耗能量。

四、電氣特性與參數(shù)

1. 絕對最大額定值

• 任何引腳相對于地的電壓范圍：-0.5V 至 +6.0V
• 工作溫度范圍：-40°C 至 +85°C
• 存儲溫度范圍：-55°C 至 +125°C
• 焊接溫度（回流焊，SO 或 TSSOP）：+260°C
• 引腳溫度（焊接，10s）：+300°C

2. 推薦工作條件

在 -40°C 至 +85°C 的溫度范圍內(nèi)，不同參數(shù)的推薦工作條件有所不同，如 (TOL=GND) 時，(V{CCI}) 為 3.0 - 3.6V；(TOL=V{CCO}) 時，(V_{CCI}) 為 2.7 - 3.3V 等。

3. 直流和交流電氣特性

文檔中詳細(xì)列出了各種電氣特性參數(shù)，如工作電流、RAM 供電電流、(V_{CC}) 觸發(fā)點(diǎn)、傳播延遲、測試周期等。工程師在設(shè)計時需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇和參考這些參數(shù)。

五、訂購信息與數(shù)據(jù)手冊修訂

1. 訂購信息

提供了不同封裝和溫度范圍的訂購選項，如 DS1314+（-40°C 至 +85°C，8 PDIP）等。其中“+”表示無鉛/符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)的封裝。

2. 數(shù)據(jù)手冊修訂

數(shù)據(jù)手冊的多次修訂記錄了產(chǎn)品參數(shù)和測試條件的變化，如 (V{BAT}) 最大值的更改、(t{PD}) 的調(diào)整、輸入輸出電容的明確等。工程師在使用時需要關(guān)注最新版本的數(shù)據(jù)手冊，確保設(shè)計的準(zhǔn)確性。

MAXIM DS1314 為電子工程師提供了一個可靠的非易失性內(nèi)存控制和鋰電池監(jiān)測解決方案。在實際設(shè)計中，工程師需要深入理解其特性、引腳功能、工作原理和電氣參數(shù)，結(jié)合具體應(yīng)用場景進(jìn)行合理選擇和優(yōu)化。你在使用類似芯片時遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。