Una forma mejor de pulsar tus botones

¿Existe una forma mejor de desbloquear el pulsador de encendido/apagado de un dispositivo portátil? Algunos diseñadores utilizan lógica discreta, flip-flops, resistencias y condensadores. Otros utilizan un microprocesador integrado, que requiere una alimentación constante, incluso después de apagar el dispositivo portátil. Además, para las aplicaciones con varias baterías, se necesita un LDO de alto voltaje para alimentar la lógica de bajo voltaje y el microprocesador. Toda esta circuitería adicional no sólo aumenta el espacio de la placa, sino que también agota la batería cuando el dispositivo portátil está apagado.

La familia de piezas LTC2950 elimina todos estos problemas. La pieza incorpora la temporización flexible necesaria para desactivar la entrada del pulsador durante el encendido y apagado del sistema. El amplio rango de tensión de entrada del LTC2950 (de 2,7 V a 26,4 V) está diseñado para funcionar con baterías de una o varias celdas, eliminando la necesidad de un LDO. Las características generales de la pieza permiten al diseñador del sistema cortar la alimentación de todos los circuitos, excepto del LTC2950, cuya bajísima corriente de reposo (6µA) supone un gasto insignificante para la batería. El dispositivo está disponible en paquetes DFN y ThinSOT de 8 pines que ahorran espacio.

El LTC2950 no sólo es un pulsador de baja potencia y alta tensión. La entrada del pulsador rebotado conmuta una salida de habilitación de drenaje abierto. Esta salida de baja fuga puede utilizarse para controlar el pin de apagado de un convertidor CC/CC, y así permitir el control manual de la potencia del sistema. La pieza también contiene una sencilla interfaz de microprocesador que proporciona una secuencia inteligente de encendido y apagado. Durante el encendido, un temporizador interno se encarga de que el sistema no entre en cortocircuito y agote la batería. Durante el apagado, el LTC2950 interrumpe el microprocesador 1024ms antes de desactivar la salida de habilitación. Esto da al microprocesador tiempo para realizar tareas de limpieza (como guardar en la memoria) antes de apagarse.

Cuando se pulsa un pulsador, la tensión en la patilla no cambia sin problemas de pull-up a masa. La tensión fluctúa cuando el pulsador hace y deshace el contacto.

La figura 1 muestra una aplicación con un gran rebote en la clavija del pulsador. El LTC2950 ignora todo el ruido y conduce el pin de habilitación alto 32 ms después de que el pulsador haya dejado de rebotar. El trazado del osciloscopio muestra el tiempo de liberación de 32 ms, es decir, no hay ningún condensador externo en el pin ONT. Esta aplicación sólo requiere un componente externo (R1).

No hay problema en ampliar el tiempo de rebote de la entrada del pulsador. Los tiempos de rebote de encendido y apagado pueden ampliarse independientemente colocando un condensador externo en los pines ONT y OFFT, respectivamente. La figura 2 muestra el tiempo de encendido con un condensador externo de 0,033µF en el pin ONT (~250ms). Las siguientes ecuaciones describen la relación entre el tiempo total de rebote y los condensadores externos:

Tiempo de rebote en el encendido = 32ms + (6,7 - 10⁶) - C_ONT
Tiempo de rebote de la parada = 32ms + (6,7 - 10⁶) - C_OPET

La figura 3 muestra una secuencia típica de encendido y apagado del LTC2950-1. Una transición de arriba a abajo en PB (t1) inicia la secuencia de encendido. Este diagrama no muestra un rebote en PB. Para hacer valer el resultado de la validación, el PB el husillo debe permanecer bajo en todo momento (PB alto reinicia los temporizadores) durante un tiempo controlado por el valor predeterminado de 32 ms y el condensador ONT externo (t2 - t1). Una vez que EN se pone en alto (t2), se inicia un temporizador interno de supresión de 512 ms. Este temporizador de supresión está diseñado para que el convertidor CC/CC tenga tiempo suficiente para alcanzar su tensión final, y para que la µP tenga tiempo suficiente para realizar las tareas de encendido. El MATAR debe ponerse en alto antes de 512 ms después de que el pin EN se ponga en alto. Si no es así, el pin EN pasa a bajo 512 ms después de pasar a alto (EN = bajo, ver Figura 4). Ten en cuenta que el LTC2950 no muestrea MATAR y PB hasta que el temporizador interno de 512 ms haya expirado. La razón PB se ignora es para garantizar que el sistema no se vea forzado a apagarse al encenderlo.

Una vez transcurrido el temporizador de supresión de encendido de 512 ms (t4), la liberación del PB se devuelve mediante un temporizador interno de 32 ms. El sistema está ahora correctamente alimentado y el LTC2950 monitoriza PB y KILL (para una orden de desconexión) mientras consume sólo 6µA de corriente de alimentación.

Una transición de arriba a abajo en PB (t5) inicia la secuencia de apagado PB debe permanecer baja en todo momento (PB alto reinicia el temporizador de rebote) durante un periodo controlado por el valor por defecto de 32 ms y el condensador externo OFFT (t6-t5). Al final del temporizador OFFT (t6), se activa una interrupción (INT), lo que significa que EN se conmutará en 1024ms. Una vez que el sistema ha completado sus operaciones de apagado, puede establecer MATAR baja (t7) y, por tanto, pone inmediatamente EN bajo), terminando el temporizador interno de 1024ms. La liberación de la PB se desactiva mediante un temporizador interno de 32 ms. El sistema está ahora en su estado de reinicio: donde el LTC2950 está en modo de bajo consumo (6µA) PB se controla para una transición descendente.

Cuando un usuario enciende un dispositivo portátil, el pin de salida EN del LTC2950 habilita un convertidor CC/CC. La salida del convertidor puede alimentar un µP, que a su vez alimenta el MATAR (véase la figura 1). Si un fallo del sistema (por ejemplo, una salida DC/DC en cortocircuito) impide que la µP accione el MATAR si la tensión de entrada es alta en 512 ms, el LTC2950 libera automáticamente su salida de habilitación. Esto, a su vez, apaga el inversor e impide que el dispositivo portátil se encienda. La figura 4 muestra una secuencia de encendido abortada.

¿Te ha ocurrido esto? Tu PDA o portátil se ha congelado y no responde a ninguna entrada. Intentas reiniciar el dispositivo pulsando el botón de encendido. No pasa nada. En la frustración, desenchufas el aparato y le quitas las pilas para apagarlo. El pulsador que no responde es probablemente el resultado de un pulsador de encendido/apagado desenchufado por una µP que no responde, como demuestra el choque. El LTC2950 elimina este fallo común.

El LTC2950 todavía responde al pulsador de alguna manera. Lo hace iniciando una secuencia de apagado (en respuesta a la presión del usuario sobre el pulsador) indicando INT este evento hace que la µP pase a un estado de bajo consumo e inicie un temporizador interno de 1024ms. Este evento alerta a la µP del inminente apagado. Si el MATAR permanece alta (µP no responde) al final del retardo de 1024 ms, el LTC2950 libera automáticamente su patilla de habilitación, apagando así la alimentación del sistema. Esta función de protección contra fallos garantiza que el usuario siempre pueda desconectar el sistema, aunque el resto del sistema esté averiado o no responda.

El sitio PB y V_EN son ambos pines de alto voltaje (33V máximo absoluto). Además, las altas descargas electrostáticas (±10kV, HBM) no dañarán los pines del dispositivo PB pin. La figura 5 muestra un caso real de ESD. Fíjate en el arco de la PB pin. El golpe de la ESD alimentó el pin directamente; no había resistencias en serie ni condensadores en paralelo. Este golpe no dañó la clavija y no generó ninguna fuga.

El LTC2950-1 (EN verdadera alta) y el LTC2950-2 (EN verdadera baja) ES) sólo se diferencian en la polaridad de la EN/ES pin. Ambas versiones permiten al usuario ampliar el tiempo durante el cual el PB debe mantenerse baja para iniciar una secuencia válida de encendido/apagado. Un condensador externo colocado en la patilla ONT añade un tiempo extra al tiempo de encendido. Un condensador externo colocado en la patilla OFFT añade un tiempo extra al tiempo de desconexión. Si no se coloca ningún condensador en la patilla ONT (OFFT), el tiempo de encendido (apagado) viene dado por un temporizador de 32 ms ajustado internamente. El LTC2950 ajusta el MATAR tiempo hasta la extinción (t_{MATAR(TIMEOUT)}) a 1024ms (el tiempo que transcurre entre la interrupción de la µP y la desconexión de la alimentación).

El LTC2951 ajusta el tiempo de rebote de encendido a 128 ms. El tiempo de rebote de desconexión es el mismo que el del LTC2950: 32 ms internos más la opción externa adicional cuando se coloca un condensador en la patilla OFFT. El sitio MATARLa clavija T del LTC2951-1 y del LTC2951-2 permite la extensión de MATAR desactiva el temporizador, t_{MATAR(FUERA DE TIEMPO, ADICIONAL)}conectando un condensador externo opcional al MATARClavija T. El retardo de apagado por defecto es de 128 ms, t_{KILL(RETARDO DE APAGADO)}.

El LTC2950/LTC2951 es una familia de controladores de pulsadores de microconsumo (6µA) y amplio rango de tensión de entrada (2,7V a 26,4V). Las piezas reducen el coste del sistema y conservan la vida de la batería al incorporar una temporización flexible de los pulsadores, un LDO de alto voltaje y una sencilla interfaz µP que permite el encendido y apagado inteligente. El dispositivo está disponible en paquetes DFN y ThinSOT de 8 pines que ahorran espacio^™ paquetes.