资料介绍
电池供电系统中正越来越多地采用集成电源开关,旨在断开所有未用子系统。这些应用包括 RF 功率放大器、无线局域网 (WLAN) 或蓝牙模块、LCD显示器等等,其目的是减少漏电流,或者通过一个稳定电源来配电。在诸如通信基础设施的非便携式应用中,人们现在更多地考虑使用负载开关,目的是要对系统总功耗进行优化,以符合节能或者绿色环保规定。
本文将讨论在无线应用中对负载进行开关操作时您需要考虑的一些重要规范。我们还会介绍一些传统的解决方案,并表明如何使用集成负载开关来创建一种经过优化且易于实施的解决方案。
大多数便携式电池供电无线应用(移动电话、便携式消费类电子产品、笔记本电脑或者其他使用 WLAN、蓝牙或任何其他无线协议的便携式设备)以及越来越多在电磁场环境(例如:RF 微波子系统等)下工作的非电池供电应用都面临如何管理其未用子系统功耗的挑战。这样做的目的是在符合严格的空间和成本规定的同时优化其功耗预算。
降低系统总功耗预算普遍使用的一种简单方法是关闭那些未使用的子系统。通过在电源轨上安装一个负载开关并在需要的时候连接和断开该电源轨可以轻松地实现上述方法。例如,我们可以在不使用的时候关闭某个 WLAN 电源模块,从而消除子系统漏电带来的电流损耗。使用同样的方法,越来越多的移动电话厂商往往会关闭闲置未使用的 RF 功率放大器,因为其存在大量的漏电流。在许多通信基础设施应用中,一些子系统会在夜间关闭以降低总漏电,因为夜间的数据处理要求并没有昼间那么高。
负载开关离散实施一般包括一个功率 MOSFET(通常为一个 p-通道 FET,但也可根据应用需要使用 n-通道),其门极偏置以获得要求的性能。MOSFET 偏置电路通常包括一个 NMOS 以兼容低压控制信号,但为了提高功率 FET 的性能其构造更加复杂(例如:一个充电泵)。
理想情况下,您应该有一个与其输入一致的负载开关输出。但是,在实际运行中,由于存在开关的寄生效应,输出信号改变了。
要想设计一款基于负载开关的解决方案,下面是一些您需要考虑的最为重要的参数:
· rON –通 FET 漏极到源极的导通状态电阻
· IMAX 和 IPLS – 最大连续电流及最大脉冲电流
· tRISE – 上升时间
· VIH/VIL ��� 控制阈值
· ICC 和 ISHUTDOWN – 静态电流和关断电流
· 输出放电特性
导通电阻明显是一个关键规范,因为它决定了流经 FET 的压降情况。低额定电流(<200mA)的应用并不需要非常低的导通电阻,然而高电流的一些应用通��会要求较低的 rON FET,目的是最小化压降和相关功耗。流经开关的电压损耗情况可通过公式 来进行简单的计算。
除了设计人员要对其进行开关操作的最大连续电流以外,考虑开关能够接受的最大脉冲电流也至关重要。在无线应用中,一些负载由温和的连续电流组成,而这些电流的后面紧跟着 RF 功率放大器带来的电流脉冲。例如,占空比为 12.5% 时,576μS 时间内 GSM/GPRS 突发传输会吸取高达 1.7A 的电流。因此,对设计进行一定调整以符合这类脉冲电流要求很重要。
您需要考虑的另一个重要参数是开关首次开启时产生的浪涌电流。如果自由开启开关,同时也取决于输出电容的大小程度,开关输出会出现大浪涌电流带来的电源轨压降,而其最终将影响整个系统的功能性。避免出现这种浪涌电流的一种简单方法是延长开关的上升时间。这样便可缓慢地对输出电容器充电,从而降低电流峰值。为了控制功率 FET 的上升时间,可尝试使用一个外部电阻-电容网络。
另外,开关从“开启”转换到“关闭”状态时,一些用户不喜欢电源轨浮动。因此,在关闭开关时,可利用一个附加晶体管来下拉接地输出。
考虑过这些重要问题以后,对于一名经验丰富的设计人员来说,基于离散式半导体组件来实施一款对系统不同负载进行开关的解决方案就是一件十分简单的事情了。但是,从零开始实施这种解决方案可能会花费大量的时间。更为重要的是,从解决方案体积和成本的角度来看,其可能并非最佳。一个基本负载开关包括由一个功率 PMOS FET、两个 NMOS FET、一个负载电阻(让其兼容低压逻辑信号,并在闲置不用的时候对轨放电)以及一个控制上升时间和避免浪涌电流的 RC 时间常数组成。这种解决方案至少使用 6 个组件,并要求 8mm2 到 20 mm2 以上的空间,具体取决于导通电阻要求和所使用的封装类型。
为了减少设计工作量并缩短产品上市时间,半导体供应商们推出了一些易于实施、成熟、完全合格的集成负载开关作为其系列产品的组成部分,例如:TPS22924C或者 TPS22902 等。诸如此类的 IC 均具有我们前面介绍的单个超小型封装特性。用户现在可以在减少 90% 板级空间需求的同时简化其子系统负载管理,如图 1 所示。
图1:100-mOhm 和 10-mOhm 开关要求离散式解决方案与负载开关 IC 空间分析对比。
结论
使用集成负载开关,是实施分布式电源架构并优化子系统功耗管理的一种简单方法。因其灵活性、易于实现性,以及更少的组件数目和更高的总可靠性——最终带来更短的产品上市时间,集成负载开关解决了广大设计人员面临的诸多无线应用难题。
作者:Philippe Pichot
德州仪器 (TI) 系统工程经理
参考文献
如欲了解本文所述技术和产品的更多详情,敬请访问:http://focus.ti.com.cn/cn/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=1643&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T。
作者简介
Philippe Pichot 现任 TI 电源管理事业部战略市场营销人员兼系统工程经理。Philippe 毕业于法国北方高等电子学院 (Institut Superieur D’Electronique du Nord (ISEN)), 获理学士学位。
(mbbeetchina)
下载该资料的人也在下载
下载该资料的人还在阅读
更多 >
- 化工厂人员管理解决方案
- 工厂安全智能管理解决方案
- 手机电源管理设计系统方案的综合考虑资料下载
- 什么是无线充电?各项技术之间有何区别?资料下载
- 无线充电与可穿戴的系统框架及参考设计资料下载
- PCB上的器件热耦合与散热解决方案资料下载
- Android电源管理设计资料下载
- 从信号链、电源管理到无线组网,如何进行无线电流检测?资料下载
- ESD解决方案资料下载
- 无线充电测试难点及解决方案资料下载
- 在使用负载开关时 时序决定一切资料下载
- 分立电池检测解决方案资料下载
- 远程监测应用的RTU无线方案资料下载
- 负载瞬态测试的相关问题资料下载
- 无线医疗仪表的新型电源 IC解决方案资料下载
- 负载点DC/DC转换器解决方案 506次阅读
- 低功耗Wi-Fi无线连接解决方案 1047次阅读
- 电流监控系统的应用场景和解决方案 1297次阅读
- 100mA无线充电解决方案具有最佳的功率传输和安全功能 1022次阅读
- 应用环境中自动安装无线网卡的问题及解决方案 2305次阅读
- 基于CyFi低功耗无线解决方案及应用研究 2345次阅读
- 具有优化功率搜索和多种安全特性的完整高效的100 mA无线充电解决方案 1364次阅读
- 地铁屏蔽门无线通讯模块解决方案 1624次阅读
- 基于NXP NXQ1TXH5的5W单线圈无线充电解决方案 5142次阅读
- 深度探析无线充电解决方案 4149次阅读
- 基于NFC与RFID技术的车队管理解决方案 1236次阅读
- 基于FPGA的无线视频技术应用解决方案详解 1494次阅读
- 瑞萨电子开发医疗设备无线充电解决方案 2835次阅读
- Aruba Networks推出AirMesh室外无线解决方案 2858次阅读
- 基于ARM的无线视频监控系统的解决方案 2529次阅读
下载排行
本周
- 1电子电路原理第七版PDF电子教材免费下载
- 0.00 MB | 1489次下载 | 免费
- 2单片机典型实例介绍
- 18.19 MB | 91次下载 | 1 积分
- 3S7-200PLC编程实例详细资料
- 1.17 MB | 27次下载 | 1 积分
- 4笔记本电脑主板的元件识别和讲解说明
- 4.28 MB | 18次下载 | 4 积分
- 5开关电源原理及各功能电路详解
- 0.38 MB | 9次下载 | 免费
- 6基于AT89C2051/4051单片机编程器的实验
- 0.11 MB | 4次下载 | 免费
- 7基于单片机和 SG3525的程控开关电源设计
- 0.23 MB | 3次下载 | 免费
- 8基于单片机的红外风扇遥控
- 0.23 MB | 3次下载 | 免费
本月
- 1OrCAD10.5下载OrCAD10.5中文版软件
- 0.00 MB | 234313次下载 | 免费
- 2PADS 9.0 2009最新版 -下载
- 0.00 MB | 66304次下载 | 免费
- 3protel99下载protel99软件下载(中文版)
- 0.00 MB | 51209次下载 | 免费
- 4LabView 8.0 专业版下载 (3CD完整版)
- 0.00 MB | 51043次下载 | 免费
- 5555集成电路应用800例(新编版)
- 0.00 MB | 33562次下载 | 免费
- 6接口电路图大全
- 未知 | 30319次下载 | 免费
- 7Multisim 10下载Multisim 10 中文版
- 0.00 MB | 28588次下载 | 免费
- 8开关电源设计实例指南
- 未知 | 21539次下载 | 免费
总榜
- 1matlab软件下载入口
- 未知 | 935053次下载 | 免费
- 2protel99se软件下载(可英文版转中文版)
- 78.1 MB | 537791次下载 | 免费
- 3MATLAB 7.1 下载 (含软件介绍)
- 未知 | 420026次下载 | 免费
- 4OrCAD10.5下载OrCAD10.5中文版软件
- 0.00 MB | 234313次下载 | 免费
- 5Altium DXP2002下载入口
- 未知 | 233045次下载 | 免费
- 6电路仿真软件multisim 10.0免费下载
- 340992 | 191183次下载 | 免费
- 7十天学会AVR单片机与C语言视频教程 下载
- 158M | 183277次下载 | 免费
- 8proe5.0野火版下载(中文版免费下载)
- 未知 | 138039次下载 | 免费
评论
查看更多