利用负载开关简化负载管理设计

《利用负载开关简化负载管理设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、利用负载开关简化负载管理设计作者：梁彬.英联半导体在设计便携式PC、机顶盒、手持通讯终端、电子书、互联网设备等复杂性较高的电子产品时，系统内负载多种多样，设计人员往往需要面临负载配电、功率分配、系统节能等负载管理方面的问题。功率MOSFET作为一种最简易的负载开关，得到广泛应用，英联半导体（UnionSemiconductor）推出集成的UM3865，在极小封装内集成N沟道和P沟道MOSFET，应用电路简洁，节省PCB面积，简化负载管理设计，帮助设计人员优化负载管理。分立MOSFET组成的负载开关分立功率MOSFET可作为最简易的负载开关，并

2、且具有负载开关最主要的良好特性：导通时其导通电阻RDS(on)很小；在关断时其漏电流IDSS很小。以UM2302、UM2301为例，N沟道或P沟道MOSFET都可以组成最简易的负载开关。在图1(a)中，负载接在电源与漏极之间（负载可以是直流电机、散热风扇、大功率LED或螺管线圈等）。在其栅极加一个逻辑高电平，则N-MOSFET导通，负载得电；在其栅极加一个逻辑低电平，则N-MOSFET关断，负载失电。由于开关在负载的下边，一般称为低端负载开关。如果负载是一个要求接地的电路（如功率放大电路、发射电路或接收电路等），则低端负载开关不能用。在图1(

3、b)中，负载开关使用P-MOSFET，开关在负载的上边，称高端负载开关。3VCCVCC33RL负载DUM2302IDONOFFVGSSIDUM2301D33OFFONSVGSRL负载3(a)(b)图1.用分立MOSFET组成的负载开关集成的UM3865负载开关在图1(b)中，栅极的逻辑高电平（OFF状态）需接近VCC电平，这在很多应用中是无法满足的。实际应用中，VCC电平往往较高（>5V）,而栅极逻辑高电平最高可能只有1.8V，比如很多主流ARM的GPIO管脚输出电平就是1.8V逻辑。如图2所示，UM3865P把一个P-MOSFET

4、和一个N-MOSFET封装在一个极小的SOT363（2mm*2.2mm）封装内，N-MOSFET接成一个反相器作为使能端，其栅极输入1.5V逻辑电平就可以控制P-MOSFET的导通、关断。（a）(b)图2.UM3865P组成的高端负载开关另外，如果在负载开关与负载之间接了一个大容量电容Co，当这电容的等效串联电阻非常小时，在负载开关导通的瞬间，有较大的瞬态电流（冲击电流，如图3所示）流过开关管。为减小冲击电流，在外围电路增加了C1及R2。当负载开关在导通后的瞬间，输入电压经P管后加在C1及R2上（Q1的导通电阻忽略不计），其电压主要降在R2上

5、，减小了-VGS，减小ID电流，即减小冲击电流。3图3.负载电容导致的电流过冲外围器件的取值范围，C1≤1000pF，R1=100KΩ～1MkΩ，R2=0～100kΩ，通过调整其具体参数，可有效控制负载开关开启/关断的摆率。图4.开关摆率控制UM3865P输入电压范围1.8V~8V，使能管脚逻辑电平1.5~8V，导通电阻300mΩ，最大连续电流1A，开关关断时耗电小于1uA。UM3865P弥补分立器件方案的不足，通过较少的外围器件增加摆率控制功能，保护后级负载，比较适用于400mA以下小负载的低成本管理应用。3