IQ Switch
®
ProxSense
®
Series
IQS253 Datasheet - Configurable 3 Channel DYCAL
TM
Capacitive Sensor with Automatic Compensation for
Sensitivity Reducing Objects
Unparallelled Features:
J
DYCAL
TM
: Intelligent Hysteresis
J
Internal Capacitor Implementation (ICI) - Reference capacitor on-chip
J
Automatic Tuning Implementation (ATI) - Automatic adjustment for optimal sensor performance
The IQS253 ProxSense
®
IC is a fully integrated capacitive sensor implementing Dynamic Cali-
bration (DYCAL
TM
) technology: intelligent hysteresis to allow for sensor drift even during sensor
activation.
Main features:
J
Self or Projected Technology sensors
J
3 Channels configurable as DYCAL
TM
/Normal output
J
Self: Boolean direct output configurable through I
2
C
J
Supply voltage:
1.8 V
to
3.6 V
J
Internal voltage regulator
J
Advanced on-chip digital signal processing
J
I
2
C adjustable settings
• DYCAL
TM
settings
• Control over filter operation
• Time-out for stuck key
• Proximity and Touch sensitivity selections
• Low Power options
• Event Mode possible (only communicates if an event is detected)
Applications:
J
Any applications where a touch and proxim-
ity condition can exist for a extended pe-
riod of time
Advantages:
J
Occupancy sensors
J
SAR complient sensors for Tablet PC’s
J
On-ear detection for mobile phones
J
3D glasses
J
Personal Media Players
J
Remote Control Sleep implementation
J
Gaming Controllers
J
Proximity activated backlighting
Copyright ©
Azoteq
J
Allows for sensor drift in periods of activation
and non-activation
J
Improved digital filtering to reduce external
noise
J
Highly adjustable I
2
C device which only in-
terrupts (Event Mode) when an event is
detected
IQS253 Datasheet V1.04
1of 53
IQ Switch
®
ProxSense
®
Series
Contents
List of Figures
List of Tables
Revision History
List of Symbols
1 Functional Overview
1.1 Applicability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Analogue Functionality
3 Digital Functionality
4 Packaging and Pin-Out
4.1 IQS253 Self Capacitance . . . . . . . . . .
4.2 IQS253 Projected . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Power Supply and PCB Layout . . . . . . .
4.4 Design Rules for Harsh EMC Environments
4
4
4
5
6
6
6
7
8
8
9
10
11
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5 DYCAL
12
5.1 Operating Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6 ProxSense Module
14
6.1 Charge Transfer Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
7 Prox Module Setup
7.1 Self or Projected Capacitance . .
7.2 Rate of Charge Cycles . . . . . .
7.3 Report Rate . . . . . . . . . . . .
7.4 Active Channels . . . . . . . . . .
7.5 DYCAL
TM
or Direct Output . . . .
7.6 Report Order (Channel Numbers)
7.7 Transfer Frequency (f
cx
) . . . . . .
7.8 Counts . . . . . . . . . . . . . . .
7.9 Long Term Average (LTA) . . . . .
7.10 Determine Touch or Prox . . . . .
7.11 ATI . . . . . . . . . . . . . . . . .
8 DYCAL
TM
8.1 DYCAL
TM
channels enable . . . .
8.2 DYCAL
TM
on TOUCH/PROX . . .
8.3 LTA Adapt rates (IN and OUT) . .
8.4 Block Channel . . . . . . . . . . .
8.5 DYCAL
TM
Release Threshold . . .
8.6 DYCAL
TM
dynamic touch threshold
8.7 10s_ATI_BLOCK . . . . . . . . .
8.8 250ms_DELAY_TM (t
DYCAL
) . . .
8.9 Turbo Mode . . . . . . . . . . . .
14
14
15
16
16
16
16
16
16
16
18
18
19
20
20
20
20
20
20
20
21
21
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IQ Switch
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9 Communication
9.1 IC Setup Window . . . . . .
9.2 Event Mode . . . . . . . . .
9.3 I
2
C Specific Commands . . .
9.4 I
2
C Read and Write specifics
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22
22
22
22
22
24
24
24
24
24
10 Boolean Output
10.1 Channels for Boolean operation
10.2 Boolean NOT . . . . . . . . . .
10.3 Boolean AND/OR . . . . . . . .
10.4 Order of Boolean operation: . .
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11 RF Noise
24
11.1 Noise Immunity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
12 Electrical Specifications
26
12.1 General Characteristics (Measured at
25
°C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
12.2 Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
13 Mechanical Dimensions
14 Device Marking
15 Ordering Information
16 Device Revision History
17 Errata
18 Contact Information
A Appendix A
B Appendix B
B.1 IQS253 Memory Map . . . . .
B.2 General Implementation Hints
B.3 Startup Procedure . . . . . . .
B.4 General I
2
C Hints . . . . . . .
References
29
31
31
32
32
33
34
36
36
52
52
52
53
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List of Figures
4.1
4.2
4.3
4.4
5.1
7.1
7.2
9.1
13.1
13.2
13.3
IQS253 Pin Out. . . . . . . . . . . . . .
Self Reference Design. . . . . . . . . .
Projected Reference Design. . . . . . .
EMC Design Choices. . . . . . . . . . .
DYCAL Overview. . . . . . . . . . . . .
Boost power as on CX/CRXx. . . . . . .
Charge cycles as charged in LP modes.
IC Setup Window. . . . . . . . . . . . .
MSOP10 Package . . . . . . . . . . . .
MSOP10 Footprint. . . . . . . . . . . .
MSOP10 Silk Screen. . . . . . . . . . .
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Series
13.4
13.5
13.6
A.1
A.2
A.3
DFN-10 Package. . . . . . . . . . .
DFN Side View. . . . . . . . . . . .
DFN Footprint. . . . . . . . . . . . .
DYCAL output selected on proximity.
DYCAL output selected on touch. . .
Filter halt upon Touch Mode Entry. .
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29
30
30
34
34
35
List of Tables
4.1
4.2
7.1
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
12.7
13.1
13.2
13.3
13.4
13.5
13.6
IQS253 Self Capacitive Pin-out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IQS253 Projected Capacitive Pin-out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LTA halting in non-TM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IQS253 General Operating Conditions - Projected Capacitive Sensor. . .
IQS253 General Operating Conditions - Self Capacitive Sensor. . . . . .
Start-up and shut-down slope Characteristics . . . . . . . . . . . . . . .
Debounce employed on IQS253. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General Timing Characteristics for 1.80V
≤
VDDHI
≤
3.60V . . . . . . .
IQS253 charging times . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IQS253 DYCAL (OUTPUT_ON_TOUCH = 0) /Proximity Response Times
MSOP10 Package Dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MSOP-10 Footprint Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MSOP-10 Silk Screen Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DFN-10 Package Dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DFN-10 Side View Dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DFN-10 Footprint Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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8
9
18
26
26
27
27
27
28
28
29
29
29
30
30
30
Revision History
Rev
1.0.1
1.00
1.01
1.02
1.03
1.04
Description
Preliminary
First Release
Update HC description
Update DFN-10 Footprint
Include the Memory Map in the Datasheet
Update Self Reference Schematic with pull-up on Boolean Output
Date
Sept 2011
Jan 2012
March 2012
April 2012
April 2012
June 2012
Copyright ©
Azoteq
IQS253 Datasheet V1.04
4of 53
IQ Switch
®
ProxSense
®
Series
List of Symbols
ATI
BP
CS
CX
EMI
ESD
FTB/EFT
GND
HC
LP
LTA
ND
NTM
P
RDY
SCL
SDA
t
T
THR
TM
TVS
VDDHI
VREG
WDT
Automatic Tuning Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Boost Power Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Count(s) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Sensor Electrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Electromagnetic Interference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Electro-Static Discharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
(Electrical) Fast Transient Bursts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Halt Charge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Low Power Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Long Term Average . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Noise Detect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Non Touch Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Proximity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Ready . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
I
2
C Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
I
2
C Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Touch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Threshold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Touch Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Transient VoltageSuppression diode - ESD protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Supply (input) Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Internal Regulator Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Watch-dog Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
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