不要让电源电压浮动，通过快速输出放电关闭输出电压

1.前言

      当半导体将快速输出放电 (QOD) 列为一项功能时，它会在设备禁用（或处于“关闭”状态）时快速放电。换句话说，当 V OUT与 V IN断开时，V OUT将通过内部电路连接到地，防止输出“浮动”或进入不确定状态。图 1 显示了 QOD 电路的简化框图。

图 1：负载开关框图，蓝色 QOD 电路，显示放电 FET、逆变器和从 V OUT到地的放电路径。软启动电容器也显示为蓝色。

将 QOD 功能添加到系统的主要好处很简单：当设备禁用时，启用 QOD 的设备的V OUT上的任何电源轨都将处于已知的“零”或“关闭”状态。这可确保在我们设计系统时——尤其是在计算电源排序的时序时——没有任何电源轨悬空。了解系统中所有电源轨的状态（并且由于 QOD，知道它们实际上是关闭/接地的），可以让我们减少设计中“变量”的数量，降低我们的设计无法正常工作的风险故意的。

2.如何在电源设计中实现快速输出放电

实现 QOD 的最简单方法是包含一个已在内部集成功能的设备。例如，图 2 显示了TPS22915负载开关如何实现 QOD。

TPS22914/15 是一款小型、低 RON、具有受控压摆率的单通道负载开关。此器件包括一个 N 沟道金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)，可在 1.05 V 至 5.5 V 的输入电压范围内运行并可支持 2A 的最大持续电流。此开关由一个开关输入控制，能够直接连接低电压控制信号。

小尺寸和低 RON 使得此器件非常适合于空间受限、电池供电类应用。此开关的宽输入电压范围使得它成为针对很多不同电压轨的多用途解决方案。器件的受控上升时间大大减少了由大容量负载电容导致的涌入电流，从而减少或消除了电源消耗。通过集成一个在开关关闭时实现快速输出放电 (QOD) 的 143Ω 下拉电阻器，TPS22915 进一步减少了总体解决方案尺寸。

图 2：TPS22915 的简化框图，概述了 QOD 电路

所有具有 QOD 功能的负载开关都在 VOUT 引脚和接地引脚 (GND) 之间包含一个额外的 FET，如图 2 中的虚线轮廓所示。这会产生一个下拉电阻，以将VOUT快速放电到地。虽然某些器件（例如 TPS22919 和 TPS22918）允许我们放置自己的放电电阻器，但大多数具有集成的固定 QOD 电阻。由于每种产品的 QOD 电阻会有所不同，因此我们可以使用公式 1 来计算特定断电排序应用所需的准确 QOD 电阻。 

其中 V f是最终的 V OUT电压；V o是初始 V OUT电压；R为输出放电电阻值；C 是 V OUT上的输出大容量电容。

我们可以将 QOD 添加到尚未集成此功能的设备吗？在某些情况下，我们可以多路复用设备的某些引脚以提供附加功能。一个这样的例子是的BFET销TPS25924的eFuse。TPS25924x 系列电子熔丝是采用小型封装的高度集成电路保护和电源管理解决方案。 该器件使用极少的外部组件并可提供多重保护模式。 它们能够有效地防止过载、短路、电压浪涌、过高浪涌电流和反向电流。

电流限制级别可通过一个外部电阻设定。 内部钳位电路可将过电压限制在一个安全的固定最大值，无需使用外部组件。

该引脚通常驱动一个外部阻塞 FET，以保护系统免受反向电流的影响，如图 3 所示。

图 3：通过 TPS25924 的 BFET 引脚上的外部阻塞 FET 添加反向电流保护

即使未集成，我们也可以重新配置此引脚以提供 QOD 功能。这可以通过一个非常相似的电路来实现，如图 3 所示，用放电电阻器（图 4 中的R DCHG）代替阻塞 FET 。

图 4：使用 TPS25924 的 BFET 引脚添加 QOD 功能

请记住，虽然 QOD 在大多数情况下是有益的，但它并不总是有益的。在电源多路复用应用中，QOD 电路会在多路复用器的输出端创建一条恒定的接地路径。此外，如果超级电容器位于电源开关的输出端，则该开关最好没有 QOD！如果它确实有 QOD，它将耗尽超级电容器的存储电荷，浪费能源。