Diseño de referencia para el interruptor de enclavamiento con pulsador momentáneo

He notado en algunos esquemas de grado de producción que el interruptor de encendido/apagado alternante con un botón (normalmente abierto) se realiza con frecuencia con dos circuitos integrados, a saber:

  • inversor de disparador Schmitt único
  • flip-flop de tipo D disparado por flanco positivo único.

Este enfoque también se utiliza en el "Diseño de referencia del controlador de cepillo de dientes eléctrico" de TI :

Botón de encendido con pestillo lógico

Me pregunto si este diseño es realmente preferible para los productos de consumo o es solo una elección aleatoria de un subconjunto de ingenieros eléctricos. Si realmente es beneficioso, ¿qué lo hace mejor que otros enfoques (como usar un inversor dual , por ejemplo)?

(Para darle un poco de contexto, yo no soy ingeniero eléctrico y solo estaba buscando un diseño de bajo consumo ampliamente aceptado que pudiera ensamblar rápidamente en una placa de prueba, así como ponerlo dentro de un producto de consumo eventualmente).

Respuestas (2)

Parece una elección tonta y demasiado compleja para un diseño de producción. El micro solo debería ser capaz de hacer esto: se sabe que el MSP430 que TI está tratando de azotar tiene una potencia particularmente baja en modo de suspensión. Entonces te despiertas al presionar el botón y haces el cambio.

A veces, en productos de consumo simples, se usa un ASIC (por ejemplo, luces de bicicleta) o un micro muy simple (por ejemplo, el PIC10F222 que se usa en las afeitadoras vibratorias).

Si quiere jugar con el circuito TI, sugiero una resistencia (por ejemplo, 1K) en serie con la entrada del inversor. El límite de 100nF en la salida D FF a tierra es un castigo cruel e inusual para los transistores de salida, posiblemente agregado porque algo es marginal, como un riel de suministro de energía muy ruidoso.

Me sorprende la opción de usar micros para esto. El documento del cepillo de dientes afirma que tienen una corriente de espera muy baja de ~55 nA, mientras que PIC10F222 usa 100 nA y MSP430G2210 - 500 nA en modo de espera. ¿Quizás por eso es preferible?
@AndriyMakukha No debería hacer mucha diferencia en la mayoría de las aplicaciones alimentadas por batería: es probable que la corriente de autodescarga de la batería sea mucho más que eso. El PIC es probablemente más barato y eso hace una gran diferencia en cuanto a lo que se prefiere.
Sí, tiene razón en el caso de las baterías recargables de NiMH. Descargan a razón del 30% mensual. Para una batería de 2400 mAh, eso equivale a una descarga de 720 mAh por mes, en comparación con el consumo de 360 ​​mAh de un MSP430 dormido. Sin embargo, para las baterías de iones de litio, la tasa de autodescarga sería menor que el consumo de los micros.
@AndriyMakukha Números. Las celdas de iones de litio pierden aproximadamente un 2,5 % por mes, por lo que una celda de más de 300 mAh de capacidad tendrá más de 10 uA de corriente de autodescarga. Una celda plana típica de 2000 mA tiene una corriente de autodescarga de quizás 65 uA. Las celdas primarias de metal Li pueden ser mucho mejores, pero ese es un segmento de mercado mucho más limitado (medidores de agua inteligentes y similares)
Lo siento, tienes razón… Sleeping MSP430G2210 micro consume 0,36 mAh al mes, por supuesto, no 360 mAh. Culpa mía. De hecho, esta cantidad es bastante insignificante para cualquier tipo de batería (tamaño AA y más grandes).

No sé cuánto cuesta un "chip de encendido y apagado" más la lógica circundante, por lo que no puedo responder a las personas que SÍ usaron este circuito. Me han pedido que haga presentaciones y es uno de los temas de los que hablo: el costo de un componente no se trata del costo del componente. Las máquinas de recoger y colocar pueden agregar un costo de alrededor de $0.005 por componente. (En los pequeños volúmenes que tengo) ¡Por lo tanto, una resistencia de $ 0.001 se vuelve cinco veces más cara!
Mi fabricante chino me cobra "por contacto" pero cobra extra por huellas "especiales" como BGA, LGA y QFN. Por lo tanto, si tengo que colocar 8 resistencias pull-up, una matriz con un común y 8 salidas es más cara de comprar que 8 resistencias sueltas, pero en producción puede volverse más barata nuevamente.
Otra cosa que hago es tratar de reutilizar el mismo valor en todas partes. Por ejemplo: utiliza condensadores de desacoplamiento de 100nF. Luego calcula que necesita R = 27K, C = 220nF para el reinicio. Lo cambio a 68K y 100nF. Podría cambiarlo a 100K y 100nF si ya tengo resistencias de 100K en el diseño. El reinicio tarda 2,5 ms más en liberarse, ¡y qué!

  • La lista de materiales se vuelve más corta, por lo tanto, menos componentes diferentes para administrar y comprar.
  • No necesitan montar otro rollo de componentes de 220nF. (Lo que puede significar el uso de una máquina P&P más pequeña y económica).
  • Mi volumen de 100nF se vuelve más grande y, por lo tanto, más barato.
Diseño de referencia para el interruptor de enclavamiento con pulsador momentáneo
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