如何用负载开关来节约能耗

2015-05-13 18:04:56来源: EEWORLD
    由于物联网的革命性突破,越来越多的器件可通过Wi-Fi®和Bluetooth®连接至云端。负载开关的用途通常是在智能手机处于待机模式时禁用无线,或是应用在其它高能耗子系统中来节约能耗,使器件的总功耗降低,从而使电池能够更长时间的供电。
 
负载开关的工作方式
 
    可以将负载开关想象成一个电子灯开关,用途是打开和关闭负载。基本负载开关只有四个引脚:VIN,VOUT,ON和GND。图1显示的是更加复杂负载开关中的功能。把负载开关接通,即通过将ON置为高电平会使电流从VIN流向VOUT。但断开开关时,没有从VIN流向VOUT的电流,并且所有下游器件也被关闭。负载开关的待机功耗有效地取代了VOUT上负载的待机功耗。
 
 
图1:普通负载开关方框图
 
你到底节省了多少电能?
 
    一个真实使用环境中的示例:我们假定有一个睡眠模式时的流耗为5µA的WiFi或Bluetooth射频电路。我将使用TPS22915负载开关来比较使用负载开关和不使用负载开关时的省电情况。在没有负载开关时,射频处于待机或睡眠模式时的功耗大约为5µA,与上文提到的一样。在TPS22915的数据表中,I SD(关断电流)的典型值为0.5µA。不要将它与额定值为7.7µA的IQ或静态电流相混淆,IQ 是负载开关的有源功耗。通过增加TPS22915(图2),耗电量减少了10倍!
 

 
图2:使用和不使用负载开关时待机功耗的比较
 
    现在我们假定我们的Wi-Fi芯片性能有所降低,并且在待机或睡眠模式时流耗接近250µA。那么添加TPS22915现在可以将能耗降低500倍!通过节约能耗,用户可以通过使用更小的电池来缩小终端设备的尺寸,或者延长两次充电间的待机时间。
 
哪一款负载开关适合你?
 
    选择负载开关时,需要确保它具有针对你的应用的正确额定值。尤其要注意最大电压、最大电流以及导通电阻 (RON)。在确认负载开关具有正确的电压和电流额定值后,需要决定可接受的功率损耗(V = IR压降)。TI提供多种负载开关可供选择;此系列产品中最新的一款器件是TPS22915。TPS22915具有38mΩ的RON典型值。对于1.5A负载,负载开关上的压降为57mV (V=1.5A * 38mΩ)。将3.3V,1.5A施加在VIN上,VOUT的值为大约3.24V。
 
    随着负载电流增加,负载开关的RON变得越来越重要,这是因为压降与电流成比例。这也是TPS22915在电压为3.3V时的RON 比相似的负载开关低31%的重要性所在。在不使用TPS22915时,VOUT 的值将大约为3.21V,而不是3.24V。图3中比较了VIN上的RON。
 
 
图3:技术处于领先的5.5V WCSP-4负载开关VIN上的RON比较
 
    阅读负载开关操作说明书的基本知识,了解更多与负载开关相关的内容,加入德州仪器在线技术支持社区负载开关论坛,搜索解决方案,了解专家们的观点。

关键字:负载开关

编辑:刘东丽 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2015/0513/article_12925.html
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