何時使用負載開關取代分立MOSFET
發布時間:2020-04-01 責任編輯:wenwei
【導讀】像蠟燭一樣,功率MOSFET(功率場效應晶體管)是切換負載最常見的方式,其四周圍繞著眾多分立電阻器與電容器(以及用於控製功率MOSFET的雙極結型晶體管(BJT)/第二個場效應晶體管)圍繞的功率MOSFET)。但在多數情況下,使用全麵集成的負載開關具有更顯著的優點。
在知道用電之前,人們用蠟燭照明。這在過去是常用的能在黑暗中視物的照明方式,但燈泡的發明顯然是更好的解決方案。
像蠟燭一樣,功率MOSFET(功率場效應晶體管)是切換負載最常見的方式,其四周圍繞著眾多分立電阻器與電容器(以及用於控製功率MOSFET的雙極結型晶體管(BJT)/第二個場效應晶體管)圍繞的功率MOSFET)。但在多數情況下,使用全麵集成的負載開關具有更顯著的優點。
係統中的負載開關在哪裏
一個典型係統包括一個電源和多個負載,需要各種不同的負載電流,如Bluetooth®、Wi-Fi或處理器軌。多數情況下,係統必須獨立控製哪些負載開啟,何時開啟,以什麼速度開啟。利用分立MOSFET電路或集成負載開關便能完成這種功率切換,如圖1所示。

圖1:從電源切換到多個負載
分立MOSFET電路包含多個組件來控製分立功率MOSFET的導通與關斷。這些電路可通過來自微控製器的通用輸入/輸出(GPIO)信號來進行開啟或關閉。此類電路可參見圖2所示。

圖2:P信道MOSFET(PMOS)分立電路
也可以使用負載開關來打開或關閉電源軌和相應負載之間的連接。這些集成器件在其對應的分立電路上有一些益處。圖3所示為負載開關電路。

圖3:典型負載開關電路
尺寸優勢
使用負載開關作為解決方案的一個優點在於組件數量和尺寸的縮減。負載開關的設計將組件整合成包,甚至比MOSFET自身還小。圖4對PMOS方案和等效的負載開關進行了尺寸上的對比。負載開關更小的尺寸使其即使麵對最受空間限製的應用也非常適合。

圖4:TPS22965與等效分立方案尺寸對比
特色優勢
負載開關中還集成了在分立電路中沒有的一些特色功能。在分立方案中加入反向電流阻隔需要一個額外的MOSFET作背靠背的配置,這將直接增加一倍的尺寸。TPS22910A和TPS22963C就是德州儀器兩個已內置此項功能的負載開關組合的例子。
快速輸出放電(QOD)是德州儀器負載開關的一項標準功能,可在開關處於關閉狀態時將輸出電壓(VOUT )通過內部通路釋放至接地。圖5為該功能示意圖。

圖5:QOD說明
QOD在輸出側提供一個已知狀態,並確保所有負載已被釋放且都被關閉。
TPS22953和TPS22954具有發送“電源正常”信號的功能,當VOUT負載達到其終值的90%時即發出該信號。該信號流入下遊模塊使能引腳,從而使這些模塊在電壓軌通電後開啟。“電源正常”信號的功能也可用於電源排序,開啟一個負載開關將會有多個電源軌以特定順序出現。
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