耗盡型模擬開關:無電源也能高性能連接
發布時間:2021-05-01 來源:Shawn Barden 責任編輯:wenwei
【導讀】耗盡型MOSFET開關,一度不那麼受歡迎,且常被視為典型的增強型FET的(de)同(tong)屬(shu),卻(que)在(zai)最(zui)近(jin)幾(ji)年(nian)中(zhong)越(yue)來(lai)越(yue)受(shou)歡(huan)迎(ying)。安(an)森(sen)美(mei)半(ban)導(dao)體(ti)投(tou)入(ru)該(gai)技(ji)術(shu),開(kai)發(fa)出(chu)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)耗(hao)盡(jin)型(xing)模(mo)擬(ni)開(kai)關(guan)係(xi)列(lie)。這(zhe)些(xie)開(kai)關(guan)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)用(yong)於(yu)很(hen)好(hao)地(di)解(jie)決(jue)工(gong)程(cheng)問(wen)題(ti)。此(ci)博(bo)客(ke)將(jiang)使(shi)讀(du)者(zhe)更(geng)好(hao)地(di)了(le)解(jie)這(zhe)些(xie)實(shi)用(yong)的(de)器(qi)件(jian)的(de)能(neng)力(li),並(bing)介(jie)紹(shao)方(fang)案(an)示(shi)例(li)。
簡介
增強型FET用於當今絕大多數電子產品中,工作模式基於簡單的概念。考慮到增強型NFET采用共源極結構(圖1,左)-當門極與源在相同的電勢,漏源極之間的溝道電阻很高,我們認為晶體管是‘關斷’的。這些FET需要一個正的門極到源電壓,以導通溝道,並在漏源極之間傳導。當沒有完全飽和時,這些FET的溝道電阻會有很大的變化。這可能導致模擬信號的問題,需要在整個信號幅度範圍的低失真。此外,當采用增強型FET的模擬開關失去電源時,其狀態是不確定的;它不會很好地傳導,很可能也不會很好地隔離信號。

圖1:增強型對比耗盡型MOSFET
耗盡型FET與增強型FET互為補足:對於采用相同結構的耗盡型NFET(圖1,右),溝道電阻較低,並且溝道被認為是“導通”的。因此,在默認的無電源狀態下,耗盡FET是傳導的,且由於它們的設計,其溝道電阻是線性的,這使得它們在整個信號幅度範圍具有極低的失真。
基於耗盡型FET的de模mo擬ni開kai關guan通tong常chang有you控kong製zhi電dian路lu,以yi便bian在zai器qi件jian上shang電dian時shi啟qi用yong或huo禁jin用yong開kai關guan路lu徑jing。該gai控kong製zhi電dian路lu使shi用yong電dian荷he泵beng產chan生sheng隔ge離li開kai關guan路lu徑jing所suo需xu的de電dian壓ya。因yin此ci,禁jin用yong(隔離)開關路徑會耗電。對於信號隔離時間相對較短的應用來說,這通常不是問題。否則,選擇一個電荷泵耗電低的器件是很重要的。
雖然許多矽供應商吹噓他們的耗盡型方案為默認的“導通”,但其器件的電阻並不是完全線性的,導致信號失真或電阻率不一致。安森美半導體開發了專有的耗盡型FET,配合專利的設計技術,以在無電源時失真較低。
解決降噪耳機電池電量耗盡的問題
當降噪耳機首次被廣泛使用時,使用它們的好處顯而易見。人們終於可以忍受那些漫長而嘈雜的飛機旅行了;在zai背bei景jing噪zao音yin的de嗡weng嗡weng聲sheng中zhong,聽ting著zhe那na首shou最zui受shou歡huan迎ying的de古gu典dian音yin樂le,從cong普pu通tong的de體ti驗yan變bian成cheng了le沉chen浸jin式shi的de體ti驗yan。但dan是shi,這zhe些xie耳er機ji需xu要yao電dian池chi才cai能neng消xiao除chu噪zao音yin,當dang電dian池chi耗hao盡jin時shi,耳er機ji就jiu沒mei用yong了le。有you些xie設she計ji試shi圖tu克ke服fu這zhe一yi點dian,通tong常chang是shi通tong過guo機ji械xie旁pang路lu開kai關guan,但dan這zhe些xie方fang案an總zong是shi需xu要yao用yong戶hu親qin自zi動dong手shou。
考慮FSA553:當供電時,這負擺幅、雙通道SPST耗盡型模擬開關與降噪的DSP並聯,支持設計人員通過耳機中降噪的DSP傳送立體聲音頻,同時電池進行充電。當電池電壓降到對DSP太低時,對DSP和FSA553的電壓供應就會禁用。在這種狀態下,音頻信號繞過DSP並通過FSA553路由到耳機,從而創建改進的用戶體驗,其中音頻聆聽體驗在電池放電時自動繼續。FSA553的0.4歐姆(典型值)低信道電阻和-104 dBV (非A加權)超低總諧波失真加噪聲(THD+N)的提供低損耗和實際無失真的立體音頻旁路。
采用USB Type C移動設備附件可省電
考慮通過USB Type C將移動設備連接到受電附件的應用。一旦附件通過VCONN連接並通電,附件中仍有電流流過接地的Ra電阻(圖2)。對於5V的VCONN和1千歐姆的Ra,提供5mA DC電流,這無需從移動設備獲取。然而,對於使用微控製器或類似器件的附件,附件器件上的單通道SPST耗盡型模擬開關如FSA515與Ra電阻器串聯可提供能力以在完成USB Type C檢測之後隔離Ra電阻器接地路徑。

圖2:Type-C附件在檢測後有電流流過Ra電阻
通過在附件控製器上使用GPIO和一些固件編碼以在成功檢測後對FSA515的VDD引腳供電(圖3),在連接時,所增加的電流消耗可從5mA減小到僅約30uA,節省了近25mW的功率。此外,FSA515的超小占位減少了所增加的方案麵積到2,包括分立器件。

圖3:Type-C附件在檢測後隔離Ra電阻
機會
haojinxingmonikaiguanjuyouduozhongyongtu,bingtebieshiyongyuzaimeiyoudianyuandeqingkuangxiachuandaogaobaozhenxinhao。zheshidetamenchangyongzuopanglukaiguan,kezaixuyaoshiyongzuozaidianyuanxiagelidedigonglvmorenlujing,huozhezuoweizaijiangjiushengdianyingyongzhongjiangdisunhaodeshejilinghuodefangan。suizheshejizhuanxianggengdidesunhaohezengjiadefuzaxing,haojinxingmonikaiguanchengweizaidigonglvchanpinzhongluyougaobaozhenmonixinhaodeyuelaiyueyouyongdegongju。
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