如何在机顶盒设计中使用负载开关和电子保险丝

1.前言

坐在电视机前很容易。换频道很容易。在电视上观看一个节目的同时同时录制四个节目并将另一节目流式传输到平板电脑是过度的 - 但也很容易！这一切都归功于机顶盒 (STB) 的强大功能，如图 1 所示。

图 1：典型的机顶盒

机顶盒(set top box,STB)起源于20世纪90年代初，当时主要是欧美国家有线电视台为解决有线电视收视费问题而设计的一个解扰设备。机顶盒作为数字电视辅助设备是从20世纪90年代后期欧美国家试播数字电视和高清数字电视开始的。它的主要作用是使用户能够用原有的模拟电视机收看数字电视节目和高清数字电视节目，即提供数/模信号转换功能，通常把这类机顶盒称为数字电视机顶盒。

数字视频变换盒（Set Top Box）简称STB，通常称作机顶盒或机上盒，是一个连接电视机与外部信号源的设备。它可以将压缩的数字信号转成电视内容，并在电视机上显示出来。信号可以来自有线电缆、卫星天线、宽带网络以及地面广播。机顶盒接收的内容除了模拟电视可以提供的图像、声音之外，更在于能够接收数字内容，包括电子节目指南、internet网页等等。它使用户能在现有电视机上观看数字电视节目，并可通过网络进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动.

2.控制负载能量消耗

STB 设计人员通常遵循待机电源要求，以便提高系统的电源效率。这些要求限制了 STB 在不活动时可以消耗的电量，因此需要关闭不同的子系统以消耗最少的电量。一些地区甚至有特定的电源要求，例如能源之星。图 2 显示了可以控制以提高待机功耗的常见 STB 子系统。

图 2：STB 中的负载开关和电子保险丝应用

现在让我们看一下我们可以打开和关闭的一些子系统。

· 前端/调谐器。该子系统接收输入信号（有线或卫星）并将信号转换为视频。一个调谐器负责一个视频输出，所以如果一个机顶盒可以一次录制五个节目，那就意味着有五个不同的调谐器专门用于录制。同样，还有一个用于输出视频端口和通过 Wi-Fi® 连接其他设备的调谐器。在不使用时关闭调谐器可以降低关机功率。

· 硬盘。未录制节目或播放以前录制的节目的硬盘驱动器不需要处于活动状态。当 STB 仅输出电缆信号时，情况也是如此。

· 无线网络。Wi-Fi 将其他设备（例如平板电脑或计算机）连接到机顶盒，或连接同一家庭内的较小机顶盒。

负载开关可以控制每个子系统的电源，并且可以根据当前负载使用 TPS22918 和 TPS22975。两者都是塑料器件，具有适用于不同容性负载的可调输出上升时间。TPS22918 可支持高达 2A 的负载，TPS22975 可支持高达 6A 的负载。

将开关用于附加功能怎么样？

除了省电之外，其他几个功能还需要一个开关：

· 电源排序。 控制 STB 的片上系统 (SoC) 或微控制器针对其不同的电压轨具有特定的上电顺序。为获得最佳性能，诸如 TPS22918 或 TPS22975 之类的设备可以按顺序打开每个电源轨。

· 输入保护。 当 12V 适配器插入 STB 时，可能会发生电压和电流瞬变。在 STB 输入端放置 TPS2595 电子保险丝可以保护系统的其余部分免受热插拔事件的影响。

· SD卡。如果 STB 使用 SD 卡，则可以选择使用 3.3V 或 1.8V 为其供电。使用 TPS22910A 和 TPS22912C 负载开关可以让我们选择合适的电源轨。

· HDMI . HDMI接口在使用时是5V供电，为了保护用户需要限制电流。TPS22945 负载开关具有 100mA 的低电流限制。

所有这些应用程序都在图 3 的框图中建模。

图 3：STB 中推荐的负载开关和电子保险丝

3.负载开关和eFuses

该电源开关参考设计为机顶盒 节目全部用于每个子系统的不同负载开关和eFuses的。通过添加 DC/DC，该设计有助于为 STB 供电创建完整的解决方案。

图 4：机顶盒电源开关参考设计

随着机顶盒向更小外形尺寸发展的趋势，很容易理解为什么设计人员希望在他们的系统中进行更多的集成。因此，保持我们的机顶盒电源设计小而简单，并使用负载开关和电子保险丝来满足我们不同的电源开关需求！