探索MAX7306/MAX7307：多功能I2C/SMBus接口GPIO與LED驅(qū)動(dòng)器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于高效、靈活的GPIO擴(kuò)展和LED驅(qū)動(dòng)方案的需求從未停止。今天，我們將深入探討Maxim公司的MAX7306/MAX7307，這兩款I(lǐng)2C/SMBus接口的4端口、電平轉(zhuǎn)換GPIO和LED驅(qū)動(dòng)器，它們?cè)诒姸鄳?yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了卓越的性能。

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產(chǎn)品概述

MAX7306/MAX7307是與I2C/SMBus兼容的串行接口外設(shè)，具備四個(gè)電平轉(zhuǎn)換I/O端口，工作電源電壓范圍為1.62V至3.6V。其中，MAX7307的端口電源（VLA）可獨(dú)立供電，電壓范圍為1.4V至5.5V，實(shí)現(xiàn)輸出電平轉(zhuǎn)換；MAX7306則通過地址選擇輸入（AD0）可設(shè)置四個(gè)唯一的從地址。

這些端口可靈活配置，P2、P3和P4可配置為輸入、推挽輸出或開漏輸出；P1可作為通用輸入、開漏輸出或開漏INT輸出；P2和P3還能分別配置為OSCIN和OSCOUT。此外，芯片內(nèi)部集成振蕩器，用于PWM、閃爍和按鍵消抖，也可用于級(jí)聯(lián)多個(gè)芯片。同時(shí)，也支持使用外部時(shí)鐘設(shè)置特定的PWM和閃爍時(shí)序。RST輸入可異步清除2線接口，解決總線鎖定問題。

關(guān)鍵特性分析

電源與電平轉(zhuǎn)換

• 寬電壓范圍：工作電源電壓范圍為1.62V至3.6V，MAX7307的端口電源VLA范圍為1.4V至5.5V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 電平轉(zhuǎn)換能力：端口可實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，為不同電壓系統(tǒng)間的接口提供便利。

  GPIO端口配置

• 靈活配置：四個(gè)GPIO端口可獨(dú)立配置，P1為開漏I/O，P2、P3、P4為推挽或開漏I/O，滿足多樣化的應(yīng)用需求。
• PWM與閃爍控制：輸出端口具備33級(jí)PWM強(qiáng)度控制和15級(jí)閃爍控制，1kHz的PWM周期可實(shí)現(xiàn)無閃爍的LED強(qiáng)度控制。

  電氣性能

• 低功耗：典型待機(jī)電流僅0.75μA，有效降低系統(tǒng)功耗。
• 高電流驅(qū)動(dòng)：端口輸出灌電流最大25mA，地電流最大100mA，能驅(qū)動(dòng)較大負(fù)載。
• 過壓保護(hù)：輸入過壓保護(hù)高達(dá)5.5V（VLA），增強(qiáng)了芯片的可靠性。

詳細(xì)功能解析

端口配置與功能

• 輸入配置：將端口配置為輸入時(shí)，可通過讀取端口I/O寄存器獲取端口邏輯電平，還可選擇是否啟用消抖功能。
• 輸出配置：配置為輸出時(shí)，可設(shè)置PWM或閃爍模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED等負(fù)載的精確控制。

  電平轉(zhuǎn)換與端口電源

  MAX7307的VLA端口電源為推挽I/O端口提供邏輯電源，可獨(dú)立于VDD實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。輸入端口可在VDD或VLA的中間電壓進(jìn)行切換，使用時(shí)需注意端口電壓保護(hù)和電平轉(zhuǎn)換的相關(guān)設(shè)置。

  中斷與復(fù)位功能

• 中斷功能：支持輸入端口的轉(zhuǎn)換檢測(cè)中斷，用戶可選擇觸發(fā)中斷的輸入端口。INT輸出在讀取端口I/O寄存器時(shí)復(fù)位，避免遞歸中斷。
• 復(fù)位功能：RST輸入可硬件復(fù)位芯片，還可配置為恢復(fù)上電默認(rèn)狀態(tài)和同步閃爍時(shí)序。

  內(nèi)部振蕩器與外部時(shí)鐘

  芯片內(nèi)部集成標(biāo)稱32kHz的振蕩器，用于總線超時(shí)和消抖時(shí)序。也可使用外部時(shí)鐘源（0MHz至1MHz）替代內(nèi)部振蕩器，實(shí)現(xiàn)更精確的PWM和閃爍時(shí)序控制。通過OSCOUT和OSCIN可級(jí)聯(lián)多個(gè)芯片，同步閃爍動(dòng)作。

  PWM與閃爍時(shí)序

• PWM控制：將內(nèi)部振蕩器或外部時(shí)鐘源頻率除以32得到標(biāo)稱1kHz的PWM頻率，可設(shè)置端口PWM占空比為0/32至31/32。
• 閃爍控制：全局閃爍周期可選1/8秒至8秒，端口閃爍占空比可調(diào)范圍為1/16至15/16。

串行接口通信

MAX7306/MAX7307通過I2C兼容的2線接口進(jìn)行通信，使用SDA和SCL線實(shí)現(xiàn)主從雙向通信。通信過程包括START條件、從地址、寄存器地址、數(shù)據(jù)字節(jié)和STOP條件。SDA線為輸入和開漏輸出，SCL線為輸入，均需上拉電阻。

寫操作

寫操作時(shí)，主設(shè)備發(fā)送從地址（R/W位為0）、寄存器地址和數(shù)據(jù)字節(jié)，數(shù)據(jù)按順序?qū)懭胄酒瑑?nèi)部寄存器。

讀操作

讀操作使用內(nèi)部存儲(chǔ)的命令字節(jié)作為地址指針，讀取數(shù)據(jù)后指針自動(dòng)遞增。

應(yīng)用注意事項(xiàng)

熱插拔

芯片在電源關(guān)閉時(shí)，I/O端口呈高阻態(tài)，可防止對(duì)其他電路的干擾。但需注意端口信號(hào)范圍和保護(hù)二極管的電流限制。

I/O電平轉(zhuǎn)換

開漏輸出配置可實(shí)現(xiàn)輸出電平轉(zhuǎn)換，需使用外部上拉電阻將高阻態(tài)轉(zhuǎn)換為正電壓電平。

驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載