PDF《确的负载开关？》

应用报告 ZHCA612CApril

2014 负 负载 载开 开关 关: :什 什么 么是 是负 负载 载开 开关 关, ,为 为什 什么 么需 需要 要负 负载 载开 开关 关, ,如 如何 何选 选择 择正 正确确的 的负 负载 载开 开关 关? ? Benjamin Mak Drivers and Load Switches 摘 摘要 要 集成负载开关是可用于开启和关闭系统中的电源轨的电子继电器.

负载开关为系统带来许多其它优势,并且 集成通常难以用分立元件实现的保护功能. 负载开关可用于多种不同的应用,包括但不限于: ? 配电 ? 上电排序和电源状态转换 ? 减小待机模式下的漏电流 ? 浪涌电流控制 ? 断电控制 本应用手册将介绍什么是负载开关、何时应使用负载开关以及如何在系统中实现负载开关等基本知识. 内 内容 容1什么是负载开关?2 1.1 常规负载开关框图.2 1.2 数据表参数.3

2 为什么需要负载开关

3 2.1 配电.3 2.2 上电排序和电源状态转换.4 2.3 降低漏电流.5 2.4 浪涌电流控制

5 2.5 断电控制

6 2.6 保护特性

6 2.7 减少 BOM 数量和 PCB 面积

7 3 部件选择和设计考量

7 3.1 NMOS 与PMOS.7 3.2 导通状态电阻 (RON)7 3.3 电压 (VIN) 和电流 (IMAX) 额定值.8 3.4 关断电流 (ISD) 和静态电流 (IQ)8 3.5 上升时间 (tR)8 3.6 快速输出放电 (QOD)8 3.7 封装尺寸

8 3.8 输入和输出电容

8 4 基本计算

9 4.1 压降.9 4.2 浪涌电流

9 4.3 功耗.9 4.4 散热注意事项

9 5 设计示例和应用示例

10 5.1 RON 和浪涌电流计算.10 5.2 待机节能

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2014 负载开关:什么是负载开关,为什么需要负载开关,如何选择正确的负载开 关? SLVA652 ― http://www-s.ti.com/sc/techlit/SLVA652 版权 ? 2014, Texas Instruments Incorporated 什么是负载开关? www.ti.com.cn 5.3 无处理器干预的上电排序

11 5.4 双电源单负载电源多路复用器.12

6 结论

12 1 什 什么 么是 是负 负载 载开 开关 关? ? 集成负载开关是可用于开启和关闭电源轨的集成电子继电器. 大部分基本负载开关包含四个引脚:输入电压 引脚、输出电压引脚、使能引脚和接地引脚. 当通过 ON 引脚使能器件时,导通 FET 接通,从而使电流从 输入引脚流向输出引脚,并且电能传递到下游电路. 图图1. 常 常规 规负 负载 载开 开关 关电 电路 路图 图1.1 常 常规 规负 负载 载开 开关 关框 框图 图 了解负载开关的架构对于确定负载开关的规范很有帮助. 图 2所示为基本负载开关的框图,该负载开关包括 五个基本模块. 可以包含更多模块以向负载开关添加功能. 图图2. 常 常规 规负 负载 载开 开关 关框 框图 图2负载开关:什么是负载开关,为什么需要负载开关,如何选择正确的负载开 ZHCA612CApril

2014 关? SLVA652 ― http://www-s.ti.com/sc/techlit/SLVA652 版权 ? 2014, Texas Instruments Incorporated www.ti.com.cn 什么是负载开关? 1. 导通 FET 是负载开关的主要元件,它决定了负载开关可处理的最大输入电压和最大负载电流. 负载开关 的导通电阻是导通 FET 的特性,将用于计算负载开关的功耗. 导通 FET 既可以是 N 沟道 FET,也可以 是P沟道 FET,这将决定负载开关的架构. 2. 栅极驱动器以控制方式对 FET 的栅极进行充放电,从而控制器件的上升时间. 3. 控制逻辑由外部逻辑信号驱动. 它控制了导通 FET 和其它模块(如快速输出放电模块、充电泵和带保护 功能的模块)的接通和关断. 4. 并非所有负载开关中均包含电荷泵. 电荷泵用于带有 N 沟道 FET 的负载开关,因为栅极和源极 (VOUT) 间需要有正差分电压才能正确接通 FET. 5. 快速输出放电模块是一个连接 VOUT 到GND 的片上电阻,当通过 ON 引脚禁用器件时,该电阻导通. 这将对输出节点进行放电,从而防止输出浮空. 对于带有快速输出放电模块的器件,仅当 VIN 和VBIAS 处于工作范围内时,此功能才有效. 6. 不同的负载开关中还包括其它功能. 这些功能包括但不限于热关断、限流和反向电流保护. 1.2 数 数据 据表 表参 参数 数 下面列出了负载开关的常见数据表参数和定义. ? 输入电压范围 (VIN) C 这是负载开关可支持的输入电压范围. ? 偏置电压范围 (VBIAS) C 这是负载开关可支持的偏置电压范围. 为负载开关的内部模块供电可能需要 此参数,具体取决于负载开关的架构. ? 最大连续电流 (IMAX) C 这是负载开关可支持的最大连续直流电流. ? 导通状态电阻 (RON) C 这是在 VIN 引脚与 VOUT 引脚间测得的电阻,其中考虑了封装和内部导通 FET 的电阻. ? 静态电流 (IQ) C 这是为器件的内部模块供电所需的电流量,以VOUT 上没有任何负载时流入 VIN 引 脚的电流为测量值. ? 关断电流 (ISD) C 这是禁用器件时流入 VIN 的电流量. ? ON 引脚输入漏电流 (ION) C 这是 ON 引脚上施加高电压时流向 ON 引脚的电流量. ? 下拉电阻 (RPD) C 这是禁用器件时从 VOUT 到GND 的下拉电阻值.