什么是負載開關(guān),為什么需要負載開關(guān)?
出處:EDN China電子技術(shù)設(shè)計 發(fā)布于:2015-07-07 15:25:54
集成負載開關(guān)是可用于開啟和關(guān)閉系統(tǒng)中的電源軌的電子繼電器。負載開關(guān)為系統(tǒng)帶來許多其它優(yōu)勢,并且集成通常難以用分立元件實現(xiàn)的保護功能。負載開關(guān)可用于多種不同的應(yīng)用,包括但不限于:
●配電
●上電排序和電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換
●減小待機模式下的漏電流
●浪涌電流控制
●斷電控制
1 什么是負載開關(guān)?
集成負載開關(guān)是可用于開啟和關(guān)閉電源軌的集成電子繼電器。大部分基本負載開關(guān)包含四個引腳:輸入電壓引腳、輸出電壓引腳、使能引腳和接地引腳。當(dāng)通過ON 引腳使能器件時,導(dǎo)通FET 接通,從而使電流從輸入引腳流向輸出引腳,并且電能傳遞到下游電路。

圖1. 常規(guī)負載開關(guān)電路圖
1.1 常規(guī)負載開關(guān)框圖
了解負載開關(guān)的架構(gòu)對于確定負載開關(guān)的規(guī)范很有幫助。圖2所示為基本負載開關(guān)的框圖,該負載開關(guān)包括五個基本模塊??梢园嗄K以向負載開關(guān)添加功能。

圖2. 常規(guī)負載開關(guān)框圖
1. 導(dǎo)通FET 是負載開關(guān)的主要元件,它決定了負載開關(guān)可處理的輸入電壓和負載電流。負載開關(guān)的導(dǎo)通電阻是導(dǎo)通FET 的特性,將用于計算負載開關(guān)的功耗。導(dǎo)通FET 既可以是N 溝道FET,也可以是P 溝道FET,這將決定負載開關(guān)的架構(gòu)。
2. 柵極驅(qū)動器以控制方式對FET 的柵極進行充放電,從而控制器件的上升時間。
3. 控制邏輯由外部邏輯信號驅(qū)動。它控制了導(dǎo)通FET 和其它模塊(如快速輸出放電模塊、充電泵和帶保護功能的模塊)的接通和關(guān)斷。
4. 并非所有負載開關(guān)中均包含電荷泵。電荷泵用于帶有N 溝道FET 的負載開關(guān),因為柵極和源極(VOUT)間需要有正差分電壓才能正確接通FET。
5. 快速輸出放電模塊是一個連接VOUT 到GND 的片上電阻,當(dāng)通過ON 引腳禁用器件時,該電阻導(dǎo)通。這將對輸出節(jié)點進行放電,從而防止輸出浮空。對于帶有快速輸出放電模塊的器件,僅當(dāng)VIN 和VBIAS處于工作范圍內(nèi)時,此功能才有效。
6. 不同的負載開關(guān)中還包括其它功能。這些功能包括但不限于熱關(guān)斷、限流和反向電流保護。
1.2 負載開關(guān)的常見數(shù)據(jù)表參數(shù)和定義
●輸入電壓范圍(VIN) – 這是負載開關(guān)可支持的輸入電壓范圍。
●偏置電壓范圍(VBIAS) – 這是負載開關(guān)可支持的偏置電壓范圍。為負載開關(guān)的內(nèi)部模塊供電可能需要此參數(shù),具體取決于負載開關(guān)的架構(gòu)。
●連續(xù)電流(IMAX) – 這是負載開關(guān)可支持的連續(xù)直流電流。
●導(dǎo)通狀態(tài)電阻(RON) – 這是在VIN 引腳與VOUT 引腳間測得的電阻,其中考慮了封裝和內(nèi)部導(dǎo)通FET 的電阻。
●靜態(tài)電流(IQ) – 這是為器件的內(nèi)部模塊供電所需的電流量,以VOUT 上沒有任何負載時流入VIN 引腳的電流為測量值。
●關(guān)斷電流(ISD) – 這是禁用器件時流入VIN 的電流量。
●ON 引腳輸入漏電流(ION) – 這是ON 引腳上施加高電壓時流向ON 引腳的電流量。
●下拉電阻(RPD) – 這是禁用器件時從VOUT 到GND 的下拉電阻值。
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