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便携式设备的系统复位设计需注意的五大关键

发布时间:2013-07-24 来源:麦瑞公司 责任编辑:eliane

【导读】随着封闭式电池的广泛采用,许多厂商开始采用按钮复位集成电路来启动系统复位。但随着移动设备系统与软件复杂性的增加,系统死机或反应迟钝的可能性也在增加,这就需要一种方法能够提供系统复位,还能防止意外复位。

过去的手机设计采用拆卸式电池,用户只需在微处理器停止响应时取出电池就可启动系统复位。越来越多的厂商正在采用封闭式电池,因为这允许使用更大的电池,从而延长了再次充电前智能手机或平板电脑的运行时间。封闭式电池还有助于提高防潮能力,并且能够减少额外的机械硬件,从而降低硬件成本。

复位集成电路(Reset IC)被广泛用于整个计算机行业的器件以启动系统复位。复位集成电路通常是个独立装置,依靠自己的电源供电运行,并且独立于微处理器或电源管理集成电路(PMIC)。随着计算环境向便携设备和移动平台(包括智能手机和平板电脑)发展,出现了新的挑战,即允许用户轻松复位微处理器或 PMIC,而在其执行某些其他任务时则不会意外启动复位。

随着整个行业转为使用封闭式电池,这带来了对另一种启动系统复位方法的需求;因此许多厂商转而采用按钮复位集成电路来启动系统复位。手机上的按钮的极易造成意外复位,为了防止发生这种情况的需求带来了对复位集成电路的要求。它提供一个或两个按钮复位输入,要求必须按住按钮输入电路2~12s。很明显,与取出并更换手机电池复位方法相比,按钮复位集成电路提供更佳用户体验。

按钮复位集成电路典型应用

图1显示了按钮复位集成电路的最常见应用,它采用单独低态有效漏极开路RESET输出,在按钮输入被按住设定时间设置(通常在2~12s范围内)后,即向微处理器、PMIC和负载开关确认复位条件。

图1 MIC2782按钮复位集成电路的典型应用

图2是一个时序图,展示出当两个输入电路达到10s的设定时间被确认后,两个按钮输入被确认,并且RESET输出电路确认达到0.5s的固定复位时间。

图2 MIC2782 按钮复位集成电路的时序图

按钮复位集成电路设计注意事项

1、选择按钮输入数量

目前市场上的按钮复位集成电路有若干不同选项供设计师选择。一个选项是使用两个按钮输入,因为需要同时按下两个按钮能够为他们提供防止意外复位的最高安全级别。这是用于医疗应用领域的好方法,因为意外会危及生命或造成死亡。然而,智能手机与平板电脑趋向于采用单按钮输入集成电路,用长设定时间来有效防止意外复位。另一个选项是具备灵活性的双按钮输入集成电路,该集成电路提供同时使用两个按钮输入,也可以讲两个输入电路(/MR1和/MR2)连接在一起,构成一个单按钮输入的灵活性(见图3)。

图3 单按钮输入实施

2、定时选项:设定时间

通常,设定时间(tSETUP) 的定时选项范围是2~12s。定时最好是工厂编程,或通过一个三态输入进行编程。市场上的另一个解决方案使用电容器来调整设定时间,但这些额外组件会增加空间和成本支出,对于密封、空间和成本受限的应用来说不切实际。
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3、定时选项:复位时间

复位条件被确认后,按钮复位集成电路将以两种方式中的一种响应;按照确认按钮输入的同样时长保持复位条件;或者按照一个固定复位时间进行确认。通常,固定复位时间更符合需要,因为它能防止通过漏极开路过渡损耗电流,如果复位条件的确认时间被无意延长,它就会耗费电池电量。

4、启动“软”和“硬”系统复位

如何从实质上消除意外硬复位可能性是当今消费品制造商所面临的问题。提供双按钮复位输入并延长设定时间为 2~12s的按钮复位集成电路可解决这一问题。双输入和长设定时间可以确保安全产生硬系统复位,能够保护范围广泛的消费品设备防止其意外系统复位,其中包括智能手机、平板电脑、电子书、机顶盒、个人导航和医疗设备以及玩具等。

消抖输出ANDOUT在/MR1和/MR2均被确认之后有1ms的确认时间,是另一个提高性能的功能。ANDOUT输出可用于确认PMIC或微处理器的/RESET输入。例如,这可具有其基于软件的“软”复位程序,要求/RESET输入维持低电平状态8s。如果在8s之后基于软件的复位未被启动,并且用户继续按住按钮达到10s设定时间,则RESET输出将维持低电平,以断开置于电池和PMIC和/或微处理器之间的负载开关,确保硬系统复位。此外,“硬”系统复位需要断开向整个系统供电的电池;与之相比,“软”软件复位完成系统复位时间通常更短,如图4所示。

图4 使用ANDOUT和RESET输出启动“软”和“硬”系统复位

5、低态有效漏极开路和高态有效推挽输出选项

多数微处理器和管理器会响应低态有效输入,低态有效漏极开路,允许多个输出电路一起设为或(OR)。它还允许管理器采用3.3V电源供电,且输出电平转换为接至1.8V电源供电的一个微处理器,如图5所示。另一选项是高态有效推挽输出,允许其按钮复位集成电路驱动一个P型沟道场效应晶体管(PFET)负载断开开关,如图6所示。
 
图5 显示使用低态漏极开路输出在两个不同电源电压之间建立连接的图表
图6 采用高态有效推挽复位输出断开P型沟道场效应晶体管(FET)负载开关
 
如何缩短生产测试时间

在生产线上,对设定时间为2~12s的设备进行生产测试会耗费大量时间。一方面,如果生产测试明显过于耗时,则此功能的生产测试可以被完全取消。另一个解决方案是使用ANDOUT功能,在两个按钮输入被确认驱动一个未用的I/O端口之后,它的响应时间为1ms,如图7所示。

图7 ANDOUT 1ms防抖输出缩短按钮复位功能的生产测试时间

总结

随着移动设备系统与软件复杂性的增加,系统死机或反应迟钝的可能性也在增加。这就需要一种方法能够提供系统复位,还能防止意外复位。另一个在设计移动设备时需要考虑的关键注意事项是大小,这就要求双输入按钮复位集成电路采用超小型0.8mm×1.2mm CSP封装,为这些问题提供小型低电流的灵活解决方案。

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