飞兆的智能负载开关帮您解决智能手机的续航问题

　　“现在智能手机最大的问题就是续航能力了，一款国内著名品牌的智能手机采用了我们的IntelliMAX智能负载开关以后，续航能力从以前的待机一天提高到了3天！这就是智能负载开关给智能手机带来的变化。”在2012便携产品创新技术展上，飞兆半导体移动、计算、消费和通信市场行销暨应用工程部高级市场业务推广经理李文辉强调了飞兆半导体这款新品的优势，“我们采用独特的BI-CMOS工艺，克服了传统负载开关的难题。”

　　据介绍，与传统负载开关不同，飞兆半导体的IntelliMAX智能负载开关是内部整合了逻辑控制电路和各类保护电路的新型负载开关，该产品具有防止浪涌电流的压摆率控制、过流限制和热关断保护、反向电流阻断和低运作输入电压等功能，能够处理众多带有多信道配置和高电压与电流负载的应用。

　　

　　飞兆半导体在2012便携产品创新技术展上首度展示的IntelliMAX智能负载开关

　　

　　图1 IntelliMAX智能负载开关与传统负载开关的比较

　　

　　图2 IntelliMAX智能负载开关功能方框图

　　李文辉指出智能负载开关有四大好处：降低待机功耗、采用压摆率控制控制减少浪涌电流、过流保护和系统上电排序。“现在智能手机要管理的功能模块非常多，显示器、触摸板、蓝牙、wifi、摄像模块、GPS等等，这些模块的待机控制和上电排序不能完全由PMU和传统负载开关来完成，因为PMU和传统负载开关中MOSFET采用的是CMOS工艺，难以将导通电阻降低，漏电流降低，而飞兆半导体采用新工艺实现的智能负载开关可以将导通电阻降低很多，并支持更低工作电压。”

　　例如，在便携技术展上首度展出的IntelliMAX FPF1039和FPF1048开关适用于需要大电流能力和低导通电阻解决方案进行功率路径管理的智能设备和便携存储设备，它们可以提供20mΩ和23mΩ的导通电阻，1.2V – 5.5V和1.5V – 5.5V的输入电压范围，以及极低的关断电流泄漏，有助于满足低待机功耗应用的要求。TR = 2.7ms的优化压摆率受控开启特性可以防止带有最高200µF大电容的电源轨的电压下降。FPF1048还提供了真正的反向电流阻断（True Reverse Current Block）功能，不论产品处于开或关状态，均可避免不需要的反向功率。

　　智能负载开关解决六大系统设计难题

　　IntelliMAX解决了四大系统难题

　　1、系统问题：具有大容量的电容在开启期间出现浪涌电流，瞬态输入电压下降，欠压闭锁（UVLO）保护功能会使系统出现异常？如何应对？

　　李文辉表示针对这个问题，一般通过对压摆率进行控制，用正确的Tr（上升时间）来解决这个问题，Tr可由集成的PMOS栅极电流驱动电流来控制

　　

　　如下图所示，实现了正确的Tr，则可以解决Vin下降的问题

　　

　　图3 用压摆率进行控制可以实现正确的Tr

　　2、过流限制系统挑战

　　系统问题：防止连接损坏的负载出现过流或者短路，由于功率大，会导致出现较大的Vin压降，导致系统出现永久性损坏，USB或者HDMI物理连接可能导致此问题。

　　李文辉表示此问题解决是通过动态Ron控制，将过流限制在特定数值上

　　ILIM设置：固定或者可调节，注意mini ILIM设置应当超过最大Iout。

　　ILIM精度：±25%、±10%或者±5%

　　

　　图4 三种过流保护行为

　　3、热关断设计挑战

　　系统问题：大功率耗散可能导致功率器件过热或者损坏

　　解决办法：估算结温对输入功率进行预算，避免器件过热，通常采用ILIM中的过电流源部件。

　　图5 热关断设计考虑因素

　　4、反向电流阻断（RCB）设计挑战

　　李文辉表示由于目前自带电源的设备增多，在充电的过程中可能会出现电流倒灌的现象，例如一款自带电池的wifi设备在与便携设备连接时，当便携设备充电时，可能会出现电流倒灌现象，引起系统错误，“传统RCB其实都不是真正的RCB，只在禁用期间进行RCB，飞兆的智能负载开关才是真正的RCB，在启用和禁用期间都进行RCB。”

　　解决办法是，当Vin＜Vout时，通过改变体二极管的方向来阻断不需要的方向电流。如下图所示

　　图6 反向电流阻断（RCB）解决之道

　　5、输出放电设计挑战

　　系统问题：大容量输出电容在禁用期间需要较长的放电时间引起系统上电排序问题，李文辉表示针对此问题解决办法是在器件关断时内部NFET启用。

　　6、无缝电源转换挑战

　　系统问题：在具有2：1功率选择的输入电源转换期间，通常采用显著的输入电压下降，通常采用较高的Cout来解决但会引发占位问题。李文辉表示飞兆半导体的智能负载开关采用先进的先断后运作，在较小电容情况下，最大限度电压下降。

　　

　　图7 智能负载开关和相关产品对比

　　此外，IntelliMAX智能负载开关还可以提供控制上电顺序报告输出，方便上电顺序控制。

　　IntelliMAX智能负载开关得益于飞兆半导体所独有的工艺技术，器件的静态电流可以低于1uA，目前市场还没有类似产品推出。