如何用負(fù)載開關(guān)來節(jié)約能耗

　　由于物聯(lián)網(wǎng)的革命性突破，越來越多的器件可通過Wi-Fi®和Bluetooth®連接至云端。負(fù)載開關(guān)的用途通常是在智能手機(jī)處于待機(jī)模式時(shí)禁用無線，或是應(yīng)用在其它高能耗子系統(tǒng)中來節(jié)約能耗，使器件的總功耗降低，從而使電池能夠更長時(shí)間的供電。

　　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(gè)電子燈開關(guān)，用途是打開和關(guān)閉負(fù)載?；矩?fù)載開關(guān)只有四個(gè)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(huì)使電流從VIN流向VOUT。但斷開開關(guān)時(shí)，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(gè)真實(shí)使用環(huán)境中的示例：我們假定有一個(gè)睡眠模式時(shí)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(shí)的省電情況。在沒有負(fù)載開關(guān)時(shí)，射頻處于待機(jī)或睡眠模式時(shí)的功耗大約為5µA，與上文提到的一樣。在TPS22915的數(shù)據(jù)表中，I SD(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(shí)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(shí)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(shí)間。

　　哪一款負(fù)載開關(guān)適合你?

　　選擇負(fù)載開關(guān)時(shí)，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?yàn)閴航蹬c電流成比例。這也是TPS22915在電壓為3.3V時(shí)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(shí)，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