Referenzdesign für den Rastschalter mit Taster

Ich habe in einigen Schaltplänen in Produktionsqualität festgestellt, dass der Umschalter zum Ein- und Ausschalten mit einem (normalerweise offenen) Druckknopf häufig mit zwei ICs realisiert wird, nämlich:

  • einzelner Schmitt-Trigger-Wechselrichter
  • einzelnes positivflankengetriggertes D-Flip-Flop.

Dieser Ansatz wird auch im "Electric Toothbrush Controller Reference Design" von TI verwendet :

Netzschalter mit Logikverriegelung

Ich frage mich, ob dieses Design wirklich für Verbraucherprodukte vorzuziehen ist oder nur eine zufällige Auswahl einer Untergruppe von Elektroingenieuren ist? Wenn es tatsächlich vorteilhaft ist, was macht es besser als andere Ansätze (wie zum Beispiel die Verwendung von Dual-Inverter )?

(Um Ihnen einen Kontext zu geben, ich bin selbst kein Elektroingenieur und habe nur nach einem allgemein akzeptierten Low-Power-Design gesucht, das ich schnell auf einem Steckbrett zusammenbauen und schließlich in ein Verbraucherprodukt einbauen kann.)

Antworten (2)

Scheint eine dumme und übermäßig komplexe Wahl für ein Produktionsdesign zu sein. Das Mikro allein sollte dazu in der Lage sein - der MSP430, den TI auszupeitschen versucht, ist dafür bekannt, dass er im Ruhemodus besonders wenig Strom verbraucht. Sie wachen also auf Knopfdruck auf und machen das Umschalten.

Manchmal wird in einfachen Verbraucherprodukten ein ASIC (z. B. Fahrradbeleuchtung) oder ein sehr einfaches Mikro (z. B. der PIC10F222, der in Vibrationsrasierern verwendet wird) verwendet.

Wenn Sie mit der TI-Schaltung herumspielen möchten, schlage ich einen Widerstand (z. B. 1K) in Reihe mit dem Wechselrichtereingang vor. Die 100-nF-Kappe am D FF-Ausgang gegen Masse ist eine grausame und ungewöhnliche Strafe für die Ausgangstransistoren - möglicherweise hinzugefügt, weil etwas marginal ist - wie z. B. eine sehr laute Stromversorgungsschiene.

Ich bin überrascht von der Möglichkeit, Mikros dafür zu verwenden. Das Zahnbürstendokument behauptet, dass sie einen sehr niedrigen Standby-Strom von ~55 nA haben, während PIC10F222 100 nA und MSP430G2210 - 500 nA im Standby-Modus verwendet. Vielleicht wird es deshalb bevorzugt?
@AndriyMakukha Sollte in den meisten batteriebetriebenen Anwendungen keinen großen Unterschied machen - der Selbstentladungsstrom der Batterie ist wahrscheinlich viel höher. Der PIC ist wahrscheinlich billiger und das macht einen großen Unterschied, was bevorzugt wird.
Ja, bei NiMH-Akkus liegen Sie richtig. Sie entladen sich mit einer Rate von 30% pro Monat. Bei einem 2400-mAh-Akku entspricht dies einer Entladung von 720 mAh pro Monat, verglichen mit einem Verbrauch von 360 mAh bei einem MSP430 im Ruhezustand. Bei Lithium-Ionen-Batterien wäre die Selbstentladungsrate jedoch kleiner als der Verbrauch durch die Mikros.
@AndriyMakukha Zahlen. Lithium-Ionen-Zellen verlieren etwa 2,5 % pro Monat, sodass eine Zelle mit einer Kapazität von mehr als 300 mAh mehr als 10 uA Selbstentladungsstrom hat. Eine typische 2000-mA-Flachzelle hat einen Selbstentladestrom von vielleicht 65 uA. Li-Metall-Primärzellen können viel besser sein, aber das ist ein viel engeres Marktsegment (intelligente Wasserzähler und dergleichen).
Tut mir leid, Sie haben Recht… Der MSP430G2210 Micro im Ruhezustand benötigt natürlich 0,36 mAh pro Monat, nicht 360 mAh. Mein Fehler. Diese Menge ist in der Tat für jede Art von Batterie (AA-Größe und größer) ziemlich vernachlässigbar.

Ich weiß nicht, was ein "On-Off-Chip" plus umgebende Logik kostet, kann also nicht für Leute antworten, die diese Schaltung verwendet haben. Ich wurde gebeten, Präsentationen zu halten, und es ist eines der Themen, über die ich spreche: Bei den Kosten einer Komponente geht es nicht um die Kosten der Komponente. Bestückungsmaschinen können zusätzliche Kosten von etwa 0,005 $ pro Komponente verursachen. (Auf den kleinen Volumina, die ich habe) Somit wird ein Widerstand von 0,001 $ fünfmal so teuer!
Mein chinesischer Hersteller berechnet mir "pro Kontakt", berechnet aber zusätzliche Gebühren für "spezielle" Footprints wie BGAs, LGAs und QFNs. Wenn ich also 8 Pull-up-Widerstände platzieren muss, ist ein Array mit einem gemeinsamen und 8 Ausgängen in der Anschaffung teurer als 8 lose Widerstände, kann aber in der Produktion wieder billiger werden.
Etwas anderes, was ich tue, ist zu versuchen, überall denselben Wert wiederzuverwenden. Beispiel: Sie verwenden 100-nF-Entkopplungskondensatoren. Dann berechnen Sie, dass Sie R = 27 K, C = 220 nF für den Reset benötigen. Ich ändere das auf 68K und 100nF. Ich könnte es auf 100K und 100nF ändern, wenn ich bereits 100K-Widerstände im Design habe. Das Zurücksetzen dauert 2,5 ms länger, na und!

  • Die Stücklisten werden kürzer, daher müssen weniger verschiedene Komponenten verwaltet und gekauft werden.
  • Sie müssen keine weitere Rolle mit 220-nF-Komponenten montieren. (Was die Verwendung einer kleineren, billigeren P&P-Maschine bedeuten kann.)
  • Mein 100nF Volumen wird größer und damit billiger.
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