飛兆的智能負載開關(guān)幫您解決智能手機的續(xù)航問題 - 全文

　　“現(xiàn)在智能手機最大的問題就是續(xù)航能力了，一款國內(nèi)著名品牌的智能手機采用了我們的IntelliMAX智能負載開關(guān)以后，續(xù)航能力從以前的待機一天提高到了3天！這就是智能負載開關(guān)給智能手機帶來的變化?！痹?012便攜產(chǎn)品創(chuàng)新技術(shù)展上，飛兆半導(dǎo)體移動、計算、消費和通信市場行銷暨應(yīng)用工程部高級市場業(yè)務(wù)推廣經(jīng)理李文輝強調(diào)了飛兆半導(dǎo)體這款新品的優(yōu)勢，“我們采用獨特的BI-CMOS工藝，克服了傳統(tǒng)負載開關(guān)的難題?！?/p>

　　據(jù)介紹，與傳統(tǒng)負載開關(guān)不同，飛兆半導(dǎo)體的IntelliMAX智能負載開關(guān)是內(nèi)部整合了邏輯控制電路和各類保護電路的新型負載開關(guān)，該產(chǎn)品具有防止浪涌電流的壓擺率控制、過流限制和熱關(guān)斷保護、反向電流阻斷和低運作輸入電壓等功能，能夠處理眾多帶有多信道配置和高電壓與電流負載的應(yīng)用。

　　飛兆半導(dǎo)體在2012便攜產(chǎn)品創(chuàng)新技術(shù)展上首度展示的IntelliMAX智能負載開關(guān)

　　圖1 IntelliMAX智能負載開關(guān)與傳統(tǒng)負載開關(guān)的比較

　　圖2 IntelliMAX智能負載開關(guān)功能方框圖

　　李文輝指出智能負載開關(guān)有四大好處：降低待機功耗、采用壓擺率控制控制減少浪涌電流、過流保護和系統(tǒng)上電排序?！艾F(xiàn)在智能手機要管理的功能模塊非常多，顯示器、觸摸板、藍牙、wifi、攝像模塊、GPS等等，這些模塊的待機控制和上電排序不能完全由PMU和傳統(tǒng)負載開關(guān)來完成，因為PMU和傳統(tǒng)負載開關(guān)中MOSFET采用的是CMOS工藝，難以將導(dǎo)通電阻降低，漏電流降低，而飛兆半導(dǎo)體采用新工藝實現(xiàn)的智能負載開關(guān)可以將導(dǎo)通電阻降低很多，并支持更低工作電壓?！?/p>

　　例如，在便攜技術(shù)展上首度展出的IntelliMAX FPF1039和FPF1048開關(guān)適用于需要大電流能力和低導(dǎo)通電阻解決方案進行功率路徑管理的智能設(shè)備和便攜存儲設(shè)備，它們可以提供20mΩ和23mΩ的導(dǎo)通電阻，1.2V – 5.5V和1.5V – 5.5V的輸入電壓范圍，以及極低的關(guān)斷電流泄漏，有助于滿足低待機功耗應(yīng)用的要求。TR = 2.7ms的優(yōu)化壓擺率受控開啟特性可以防止帶有最高200μF大電容的電源軌的電壓下降。FPF1048還提供了真正的反向電流阻斷（True Reverse Current Block）功能，不論產(chǎn)品處于開或關(guān)狀態(tài)，均可避免不需要的反向功率。

　　智能負載開關(guān)解決六大系統(tǒng)設(shè)計難題

　　IntelliMAX解決了四大系統(tǒng)難題

　　1、系統(tǒng)問題：具有大容量的電容在開啟期間出現(xiàn)浪涌電流，瞬態(tài)輸入電壓下降，欠壓閉鎖（UVLO）保護功能會使系統(tǒng)出現(xiàn)異常？如何應(yīng)對？

　　李文輝表示針對這個問題，一般通過對壓擺率進行控制，用正確的Tr（上升時間）來解決這個問題，Tr可由集成的PMOS柵極電流驅(qū)動電流來控制

　　如下圖所示，實現(xiàn)了正確的Tr，則可以解決Vin下降的問題

　　圖3 用壓擺率進行控制可以實現(xiàn)正確的Tr

　　2、過流限制系統(tǒng)挑戰(zhàn)

　　系統(tǒng)問題：防止連接損壞的負載出現(xiàn)過流或者短路，由于功率大，會導(dǎo)致出現(xiàn)較大的Vin壓降，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)永久性損壞，USB或者HDMI物理連接可能導(dǎo)致此問題。

　　李文輝表示此問題解決是通過動態(tài)Ron控制，將過流限制在特定數(shù)值上

　　ILIM設(shè)置：固定或者可調(diào)節(jié)，注意mini ILIM設(shè)置應(yīng)當超過最大Iout。

　　ILIM精度：±25%、±10%或者±5%

　　圖4 三種過流保護行為

　　3、熱關(guān)斷設(shè)計挑戰(zhàn)

　　系統(tǒng)問題：大功率耗散可能導(dǎo)致功率器件過熱或者損壞

　　解決辦法：估算結(jié)溫對輸入功率進行預(yù)算，避免器件過熱，通常采用ILIM中的過電流源部件。

　　圖5 熱關(guān)斷設(shè)計考慮因素

　　4、反向電流阻斷（RCB）設(shè)計挑戰(zhàn)

　　李文輝表示由于目前自帶電源的設(shè)備增多，在充電的過程中可能會出現(xiàn)電流倒灌的現(xiàn)象，例如一款自帶電池的wifi設(shè)備在與便攜設(shè)備連接時，當便攜設(shè)備充電時，可能會出現(xiàn)電流倒灌現(xiàn)象，引起系統(tǒng)錯誤，“傳統(tǒng)RCB其實都不是真正的RCB，只在禁用期間進行RCB，飛兆的智能負載開關(guān)才是真正的RCB，在啟用和禁用期間都進行RCB?！?/p>

　　解決辦法是，當Vin＜Vout時，通過改變體二極管的方向來阻斷不需要的方向電流。如下圖所示

　　圖6 反向電流阻斷（RCB）解決之道

　　5、輸出放電設(shè)計挑戰(zhàn)

　　系統(tǒng)問題：大容量輸出電容在禁用期間需要較長的放電時間引起系統(tǒng)上電排序問題，李文輝表示針對此問題解決辦法是在器件關(guān)斷時內(nèi)部NFET啟用。

　　6、無縫電源轉(zhuǎn)換挑戰(zhàn)

　　系統(tǒng)問題：在具有2：1功率選擇的輸入電源轉(zhuǎn)換期間，通常采用顯著的輸入電壓下降，通常采用較高的Cout來解決但會引發(fā)占位問題。李文輝表示飛兆半導(dǎo)體的智能負載開關(guān)采用先進的先斷后運作，在較小電容情況下，最大限度電壓下降。

　　圖7 智能負載開關(guān)和相關(guān)產(chǎn)品對比

　　此外，IntelliMAX智能負載開關(guān)還可以提供控制上電順序報告輸出，方便上電順序控制。

　　IntelliMAX智能負載開關(guān)得益于飛兆半導(dǎo)體所獨有的工藝技術(shù)，器件的靜態(tài)電流可以低于1uA，目前市場還沒有類似產(chǎn)品推出。

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