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新型按扭控制芯片LTC2950的原理和应用

Principle and Application of a New-type Button Chip LTC2950

空军工程大学工程学院 陈国庆 张登福 寇明延

摘要:LTC2950是Linear公司新推出的一款微功率、宽输入电压范围的按钮接通/关断控制器,可与一个微处理器或一个电源相接,采用任选的外部电容器可实现接通和关断防反跳时间的扩展,一个简单的接口使得系统能够以一种受控的方式来进行上电和断电操作。文中详细介绍了LTC2950的工作原理、设计特点及具体的应用电路。


概述

便携式设备要求在关断状态下消耗极小的电流,旨在最大限度地延长电池的使用寿命。按钮接通/ 关断控制的实现将使除按钮控制电路以外的所有电路都与电池断接。在占用极少电路板空间且消耗电流极小的情况下提供适度的上电和断电是颇具挑战性的工作,尤其是在采用具有较高电压电池组的情况下。凌特公司利用一个纤巧型控制器LTC2950解决了该按钮接口难题。

LTC2950集成了一个按钮控制器,可为具有处理器中断逻辑和可调防反跳定时器的DC/DC转换器提供使能控制。该器件解决了所有机械触点都存在的固有反跳问题,并可在2.7V~26.4V的输入电压范围内运作,以适应各种各样的输入电压。当关断时,LTC2950将中断系统处理器,并提醒它执行必需的断电和内务处理任务。一旦系统完成了断电操作,则可命令LTC2950立即停用电源。LTC2950为系统断电提供了额外的时间,该时间由一个外部电容器来配置。


引脚功能及参数

引脚功能

LTC2950采用8引脚2mmx

3mmDFN和TSOT-23封装,各引脚功能如表1所列(DFN封装)。

表1: LTC2950引脚功能(略)

参数(最大额定值)

LTC2950工作时的绝对最大额定值如下:

电源电压(VIN):-0.3V~33V;

输入电压PB:-6V~33V;

ONT,OFFT:-0.3V ~2.7V

KILL:-0.3V ~7V

输出电压INT,EN:-0.3V ~10V


工作原理

图1所示为LTC2950的典型应用,采用EN引脚来控制用于系统主电源的DC/DC转换器。LTC2950为正逻辑器件,EN输出为开路漏极, 与信号利用微处理器进行通信。

图1 LTC2950典型应用电路图(略)

接通

当首次给LTC2950加电时,器件将对输出引脚进行初始化。因此,任何与EN引脚相连的DC/DC转换器将被保持在关断状态。如需确定使能输出,则PB引脚保持于低电平的最小时间必须为32ms(tDB,ON)。LTC2950通过一个与ONT引脚相连的任选电容器(CONT)来提供额外的接通防反跳时间(tONT)。

CONT=1.56 10-4[ F/ms] (tONT-1ms)
一旦使能输出被确定,则任何连接至该引脚的DC/DC转换器均被接通。来自微处理器的KILL输入在随后的512ms消隐时间(tKILL ,ON BLANK)里被忽略,该消隐时间表示完成DC/DC转换器和微处理器上电操作所需的最大时间。如果KILL引脚未在该512ms时间窗口里被拉至高电平,则使能输出将被释放,前提是这512ms为系统的上电操作提供了足够的时间。

关断

如欲启动一个断电序列,则PB引脚保持于低电平的最小时间必须为32ms(tDB,OFF)。利用一个与OFFT引脚相连的任选电容器(COFFT)可以增加额外的关断防反跳时间(tOFFT)。

一旦PB被有效按压,则INT将被转换至低电平,提醒微处理器执行其断电和内务处理任务,给予微处理器的断电时间为1024ms。

上电/断电时序

图2示出了LTC2950上电和断电时序。PB上的一个电平变换(t1)将启动上电序列。PB引脚在tDB,ON+tONT 时间里(t2-t1)处于低电平,一旦EN变高(t2),则起动一个内部512ms消隐定时器。该消隐定时器是专为给DC/DC 转换器达到其最终电压以及微处理器执行上电操任务而提供足够的时间而设计。KILL引脚必须在EN 引脚变高的512ms 时间内被拉至高电平,否则DC/DC 转换器将被停用。

图2 LTC2950上电/断电时序图(略)

PB引脚上的下一个电平变换(t5)启动了断电序列。同样, PB引脚在tDB,OFF +tOFFT 时间里(t6-t5)处于低电平。当OFFT定时结束时(t6),设置一个中断(INT),以表示DC/ DC 转换器将在1024ms 的时间里被停用。一旦某个系统完成了其断电操作,则其将能够把KILL引脚和EN引脚设定为低电平(t7),从而终止内部1024ms定时器。随后利用一个内部32ms定时器对PB引脚的释放进行防反跳处理。

此时,系统处于复位状态,LTC2950处于低功率模式,监视PB引脚上的电平变换。


应用

利用 KILL输入来进行电压监视

KILL引脚可被用作一个电压监视器,图3所示为一种KILL引脚具有双重功能的应用。它由微处理器的一个低漏极开路输出来驱动,它还被连接至一个负责监视电池电压(VIN)的电阻分压器,当电池电压降至设定值以下时,KILL引脚被迅速拉至低电平。因为图中的DC/DC转换器在SHDN引脚上具有一个内部上拉电流源,因而无需在EN引脚上布设一个上拉电阻器。

图3 具有低电池电量监视器的LDO按钮控制(略)

未采用微处理器时的操作

图4所示为在没有可用于驱动KILL引脚的电路时该引脚的连接方法。所检测到的最小脉冲宽度为30 s的干扰脉冲以及低于0.6V的变换,则应将一个合适的旁路电容器连接至KILL引脚。

图4 未采用微处理器的应用(略)


应用注意事项

VIN和PB引脚能够在高达26.4V的电压条件下运作,此外,PB 引脚还能在低于地电位(-6V)的条件下工作,而不致使器件发生闭锁。PB引脚具有一个额定值为 10KV的ESD HBM。如果连接至PB引脚的按钮开关呈现高漏电流,则需要布设一个与VIN相连的外部上拉电阻器,而且,如果按钮开关与LTC2950的PB引脚相距很远,则寄生电容有可能耦合至高阻抗PB输入端上。此外,寄生串联电感还有可能在PB引脚上引发不可预测的振铃干扰。为解决上述问题,通常的做法是在PB引脚和按钮开关之间布设一个5K电阻,在PB引脚上布设一个0.1 F电容。


结束语

便携式设备利用按钮控制来启动和停用电源,住住需要一个能够采用高输入电压作为工作电源的纤巧型低电流解决方案。LTC2950则提供了这种解决方案,并且还可与处理器相连接,以确保上电和断电程序的正确执行。LTC2950采用小型封装及少量的可选外部元件,价格便宜,是便携式仪表和手持产品的可靠选择。

《世界电子元器件》2006.6
         
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