電源中的負載管理與負載開關設計與實現(xiàn)
在實際應用中,往往由于電路復雜而采用電源管理IC及多個負載開關組成的負載管理系統(tǒng),如圖6所示。圖6中有3個電源,輸出不同的電壓。電源1給負載1~3供電。為了控制負載1~3的通電或失電,在電源與負載之間設了3個負載開關。電源2、電源3則由電源管理IC來控制其負載的通電或失電。
新型負載開關的特點
近年來,隨著便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展,各種先進的、多功能的(有的公司稱它為全能的或智能的)負載開關出現(xiàn)了。歸納起來,這些用于負載管理的負載開關具有下述特點:
增加保護功能
負載開關是功率器件,大多數(shù)器件有過熱關閉保護,有的負載開關內(nèi)部設有輸出電流限制電路(限制電流是固定的)或限制電流可設定的品種,可保證負載不過載受損,保證系統(tǒng)安全工作。另外,一般負載開關都設有輸入電壓過低時,輸出鎖存(UVLO);有故障時給微處理器輸出故障信號。
提高性能
提高性能包括:減小導通電阻RDS(on),以減少損耗,目前可做到RDS(on)=30MΩ左右;降低靜態(tài)電流IQ,IQ最小的僅25nA;為防止開關導通瞬間有較大的沖擊電流,設有軟啟動(有的負載開關有多種啟動時間供用戶選擇或由用戶根據(jù)負載情況自行設定);負載開關關斷時增加了放電電路,加速關斷時間;有負載開關關斷時防止產(chǎn)生反向電流(由OUT端流向IN端,可將開關管中的二極管去掉);降低工作電壓以滿足供CPU核的需要,最低工作電壓為0.8V,工作電范圍寬,有的為1.2~5.5V,也有的為3~13.5V,以滿足不同工作電壓的需要;電流范圍為1~6A,可滿足各種便攜式的需要。
封裝尺寸小
為滿足便攜式體積小的要求,負載開關一般采用SOT-23封裝、2mm×2mm MLP或MLF封裝、SC-70封裝,最小的采用6焊球BGA封裝,其尺寸為1.5mm×1.0mm。
這里簡單地介紹幾種較典型的負載開關。
典型便攜式負載開關
封裝最小的負載開關FPF1003/4
FPF1003/4是飛兆公司于2007年4月推出的負載管理器件。其主要特點為:輸入電壓范圍1.2~5.5V;導通電阻RDS(on),在VIN=5.5V時為30MΩ,靜態(tài)電流IQ≤1μA;FPF1004內(nèi)部關斷時有放電電路,關斷時間為10μs;最大連續(xù)開關電流為2A;工作溫度范圍為-40℃~+85℃,小尺寸6焊球BGA封裝(1.5×1.0mm2);開關導通時,有電壓上升率控制。
該負載開關適用于現(xiàn)代超小型便攜式電子產(chǎn)品,如PDA、手機、GPS、MP3播放器、數(shù)碼相機等。
該器件典型應用電路如圖7所示,輸入電容一般為1μF,輸出電容為0.1μF(都采用多層陶瓷電容器)。如在ON端加邏輯高電平時,開關導通(VIN=1.2V時,VIH≥0.8V;VIN=2.7~5.5V時,VIH≥2V);ON端加邏輯低電平時,開關關斷(VIN=1.2V時,VIL≤0.35V;VIN=2.7V~5.5V時,VIL≤0.8V)。RDS(on)與VIN有關:VIN=5.5V時,RDS(on)≤30MΩ;VIN=1.2V時,RDS(on)≤150MΩ。
該器件最大的亮點是在這樣小的封裝時可連續(xù)供電2A,并且可工作于1.2V低壓,其不足之處是尺寸太小,無法再集成過熱關閉等保護電路。
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