特殊应用模拟开关的优点及应用

2013-04-18 10:38

　　特殊应用USB开关

　　随着目前的市场趋势向单一USB充电器/数据端口的转变，特殊应用USB开关已经成为带充电器检测功能的手机设计中的一种常规配置。图2是这种开关应用的一个范例。

特殊应用模拟开关的优点及应用

▲ 图2：带充电器检测功能的USB开关非常适合高速USB应用，其USB电源和数据端口是共享的。

　　基于两个主要原因，这种设计中需要使用低导通电容的开关。首先，由于基带处理器和高速USB控制器输出共享连接器侧的相同D+/D-引脚，因此当手机进入高速USB 2.0模式（诸如音乐下载或闪存功能）时，必须降低基带USB1.1/2.0全速控制器的输出电容。D+/D-线上的任何额外电容都会损害高速USB信号的眼开度。其次，在高速USB模式时，D+/D-线上悬接的额外走线必须截除以有效避免480Mbps USB信号快速的上升/下降沿引起的信号反射。

　　由于单个USB端口要同时给充电器和数据功能使用，因此在目前的设计中充电器检测功能已经非常普及。传统方案是把D+/D-线馈至内部A/D转换器以确定D+/D-线是否短路。如前所述，该方案的主要局限是基带处理器GPIO端口的高输入电容将在数据线上增加额外的容抗，这种新增加的容抗将对高数据速率下信号的有效触发产生极为不利的影响，而该指标是USB 2.0一致性测试的一部分（例如USB 2.0信号的480 Mbps）。当然，这种方法的另外一个缺点是还占用了系统A/D转换器的资源。

　　在这些应用中，为实现充电器检测和全速USB控制器输出电容的隔离，需要带超低内部电容检测电路的USB开关。同时，用来决定选择哪条USB通道作为输出的USB通道选择脚（图2中的S脚）必须能识别1.8 V和3 V逻辑输入（注意：在基带处理器GPIO输出中1.8 V和3 V都相当常用）。

　　传统的开关选择脚可以接受高达2.0 V （TTL逻辑）的输入“高”（Vih）电平，当开关电源（VCC）直接取自电池时，该电平可导致严重的漏电流。借助能识别1.8 V输入逻辑电平的能力，还可以省去外接电平转换器件，从而允许设计人员进一步降低材料成本。例如，飞兆的FSUSB45等IC就具有超低导通电容（7pF）和小尺寸（1.4×1.8 mm）以及充电器检测功能和1.8 V控制逻辑识别等特性，能够很好地满足USB数据通路开关设计的需要。