【導(dǎo)讀】本文詳述了如何利用負(fù)載開關(guān)節(jié)省能耗的問題。由于當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)革命的席卷，大多數(shù)器件都可通過無線WiFi和藍(lán)牙連接云端。負(fù)載開關(guān)被應(yīng)用于智能手機(jī)中，待機(jī)時禁用無線，在高能耗系統(tǒng)中節(jié)省能耗，從而降低器件的總功耗，增加續(xù)航能力。
負(fù)載開關(guān)的工作方式
可以將負(fù)載開關(guān)想象成一個電子燈開關(guān)，用途是打開和關(guān)閉負(fù)載。基本負(fù)載開關(guān)只有四個引腳：VIN，VOUT，ON和GND。圖1顯示的是更加復(fù)雜負(fù)載開關(guān)中的功能。把負(fù)載開關(guān)接通，即通過將ON置為高電平會使電流從VIN流向VOUT。但斷開開關(guān)時，沒有從VIN流向VOUT的電流，并且所有下游器件也被關(guān)閉。負(fù)載開關(guān)的待機(jī)功耗有效地取代了VOUT上負(fù)載的待機(jī)功耗。
圖1：普通負(fù)載開關(guān)方框圖
你到底節(jié)省了多少電能？
一個真實(shí)使用環(huán)境中的示例：我們假定有一個睡眠模式時的流耗為5μA的WiFi或Bluetooth射頻電路。我將使用TPS22915負(fù)載開關(guān)來比較使用負(fù)載開關(guān)和不使用負(fù)載開關(guān)時的省電情況。在沒有負(fù)載開關(guān)時，射頻處于待機(jī)或睡眠模式時的功耗大約為5μA，與上文提到的一樣。在TPS22915的數(shù)據(jù)表中，ISD（關(guān)斷電流）的典型值為0.5μA。不要將它與額定值為7.7μA的IQ或靜態(tài)電流相混淆，IQ是負(fù)載開關(guān)的有源功耗。通過增加TPS22915（圖2），耗電量減少了10倍！
圖2：使用和不使用負(fù)載開關(guān)時待機(jī)功耗的比較
現(xiàn)在我們假定我們的Wi-Fi芯片性能有所降低，并且在待機(jī)或睡眠模式時流耗接近250μA。那么添加TPS22915現(xiàn)在可以將能耗降低500倍！通過節(jié)約能耗，用戶可以通過使用更小的電池來縮小終端設(shè)備的尺寸，或者延長兩次充電間的待機(jī)時間。
哪一款負(fù)載開關(guān)適合你？
選擇負(fù)載開關(guān)時，需要確保它具有針對你的應(yīng)用的正確額定值。尤其要注意最大電壓、最大電流以及導(dǎo)通電阻 (RON)。在確認(rèn)負(fù)載開關(guān)具有正確的電壓和電流額定值后，需要決定可接受的功率損耗（V = IR壓降）。TI提供多種負(fù)載開關(guān)可供選擇；此系列產(chǎn)品中最新的一款器件是TPS22915。TPS22915具有38mΩ的RON典型值。對于1.5A負(fù)載，負(fù)載開關(guān)上的壓降為57mV (V=1.5A * 38mΩ)。將3.3V，1.5A施加在VIN上，VOUT的值為大約3.24V。
隨著負(fù)載電流增加，負(fù)載開關(guān)的RON變得越來越重要，這是因為壓降與電流成比例。這也是TPS22915在電壓為3.3V時的RON 比相似的負(fù)載開關(guān)低31%的重要性所在。在不使用TPS22915時，VOUT 的值將大約為3.21V，而不是3.24V。圖3中比較了VIN上的RON。
圖3：技術(shù)處于領(lǐng)先的5.5V WCSP-4負(fù)載開關(guān)VIN上的RON比較
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