在短短五年內，可穿戴設備已經從本質上不存在變成了日常生活中不可或缺的一部分。隨著這些設備的不斷普及，它們的功能集也變得更加多樣化。最初是一種跟蹤步數(shù)的簡單方法，現(xiàn)在變成了一個腕戴式數(shù)據(jù)中心，可以聆聽每一次心跳并分析每封電子郵件。這些復雜的特性意味著工程師面臨額外的設計挑戰(zhàn)。

在設計可穿戴設備時，我們必須考慮許多要求，包括尺寸、成本和性能。在這篇文章中，我將重點討論集成負載開關可以解決的兩個問題：

· 最大限度地減少子系統(tǒng)和其他組件的泄漏電流。

· 保護系統(tǒng)免受浪涌電流和其他電流尖峰的影響。

如何最小化子系統(tǒng)和其他組件的泄漏電流

可穿戴設備面臨的最大挑戰(zhàn)之一是它們的小尺寸。這不僅使布局變得困難，而且由于電池的尺寸受到限制，因此提出了更大的問題。為了延長電池壽命，設計人員必須考慮系統(tǒng)中的每一個泄漏源。最大的泄漏通常來自子系統(tǒng)，例如藍牙® 電路或心率監(jiān)測信號鏈，它們僅在某些操作模式下開啟。即使在禁用時，DC/DC 和線性穩(wěn)壓器 (LDO) 等電路也會出現(xiàn)高泄漏。通過在子系統(tǒng)和電源之間插入TPS22915等小型負載開關，我們可以顯著降低泄漏電流（圖 1）。

圖 1：使用和不使用負載開關的漏電流比較

此外，TPS22915還集成了快速輸出放電 (QOD)，可在開關關閉時將輸出接地。這保證了下游子系統(tǒng)或附加電路完全關閉，從而導致可能的最低泄漏。

如何保護系統(tǒng)免受浪涌電流和其他電流尖峰的影響

隨著客戶對新功能的需求以及設計師被迫降低成本和節(jié)省電路板空間，很容易將保護放在低優(yōu)先級。但是，通過在我們的設計中使用集成負載開關，我們可以添加針對浪涌電流和其他電流尖峰事件的保護。

浪涌電流控制是可穿戴設備的常見問題。打開子系統(tǒng)時，輸入軌可能會因快速充電的負載電容而下降（圖 2）。所有TI 負載開關都通過控制負載開關輸出電壓的上升時間和限制浪涌電流來解決此問題，以確保子系統(tǒng)在輸入軌上看到受控電流（圖 3）。

圖 2：開啟子系統(tǒng)的浪涌電流

圖 3：負載開關提供的壓擺率控制

此外，TI 負載開關（例如TPS22946）還包含電流限制等保護功能。

TPS22946是一種超低功率負載開關，在高電流條件下為系統(tǒng)和負載提供保護。該器件包含一個300-mΩ限流P溝道MOSFET，可在1.62 V至5.5 V的輸入電壓范圍內工作。開關由一個on/off輸入（on）控制，該輸入可直接與低壓控制信號接口。TPS22946包括熱關機保護，當連續(xù)過電流條件通過關閉開關導致過熱時，可防止設備損壞。
當開關電流達到最大限值時，TPS22946以恒流模式工作，以防止過大電流造成損壞?？墒褂肅L輸入選擇電流限制：高CL輸入將電流限制設置為155 mA，低CL輸入將電流限制設置為70 mA，浮動CL輸入將電流限制設置為30 mA。
如果10 ms后恒流條件依然存在，則開關將關閉，故障信號引腳腳（OC）拉低。TPS22946具有自動重啟功能，如果on引腳仍處于激活狀態(tài)，該功能可在70 ms后再次打開開關。如果TPS22946在過流狀態(tài)下保持5秒鐘，則該設備將關閉，直到通過將on控制信號設置為off然后on再次打開。
如果該裝置用于保護LDO，在某些情況下，LDO在啟動時所需的浪涌電流可能超過電流限制，并啟動消隱（限流）條件。TPS22946通過在負載開關啟用后將電流限制臨時增加至435 mA并持續(xù)8 ms，在LDO啟動期間為這種情況提供余量。
TPS22946采用節(jié)省空間的6引腳DSBGA（YZP）封裝。該裝置的特點是可在-40°C至85°C的自由空氣溫度范圍內運行。

限流可確保向系統(tǒng)提供恒定電流，盡管存在任何可能被子系統(tǒng)或某些外部電路拉動的過大電流。這對于使用 USB 作為電池充電源的設備尤其重要。 

在我們的設計中添加集成負載開關可以通過減少泄漏電流來延長設備的電池壽命，并且可以通過防止電流尖峰來提高可靠性。借助 TI 負載開關，我們可以在對電路板空間或成本影響最小的情況下獲得這些優(yōu)勢。立即開始將負載開關集成到我們的設計中，并在下方查看我們的其他資源！