智能手機(jī)用八通道模擬開關(guān)ISL54230及其應(yīng)用

1、智能手機(jī)用八通道模擬開關(guān)isl54230及其應(yīng)用摘要：isl54230是intersil公司生產(chǎn)的新型四通道雙極雙擲(dpdt)模擬開關(guān)，該器件帶有良好的esd保護(hù)功能，可廣泛用于蜂窩移動(dòng)電話、pda、數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)、usbuart音頻開關(guān)等。文中介紹了isl54230的主要特點(diǎn)、引腳功能和應(yīng)用方法，給出了isl54230的典型應(yīng)用電路。關(guān)鍵詞：雙極雙擲；通道開關(guān)；智能手機(jī)；isl54230o 引言isl54230是intersil公司生產(chǎn)的新型四通道雙極雙擲(dpdt)模擬開關(guān)，它采用+20十55 v單電源工作。該芯片內(nèi)部包括有可配置成4個(gè)dpdt單元的8個(gè)單極雙擲(spdt)開關(guān)，每個(gè)d

2、pdt單元均可用邏輯輸入信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立控制。通過(guò)這種靈活的配置能夠在內(nèi)部芯片和外部連接器引腳之間進(jìn)行usb、uart、以及用于藍(lán)牙物理層的pcm、sim卡電源，數(shù)據(jù)和音頻信號(hào)的切換和路由。特別是，isl54230能夠使雙基帶芯片訪問(wèn)兩個(gè)sim卡中的其中一個(gè)，同時(shí)把未用sim卡的電源關(guān)閉而進(jìn)入零功耗狀態(tài)。另外，通過(guò)isl54230的雙端口usb 20高速2：1復(fù)用器，還可使usb連接器與多個(gè)基帶的多媒體處理器芯片進(jìn)行連接。1 isl54230的主要特點(diǎn)isl54230小尺寸，設(shè)計(jì)靈活，可使設(shè)計(jì)者對(duì)雙模、雙待操作的手機(jī)中的不同類型信號(hào)的路由進(jìn)行優(yōu)化，故可廣泛用于蜂窩移動(dòng)電話、pda、數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)

3、、usbuart音頻開關(guān)等信號(hào)的連接。isl54230的關(guān)鍵技術(shù)特性如下：每個(gè)端口都支持usb 20高速(480 mbps)和全速(12 mbps)數(shù)據(jù)速率； 可提供滿足usb 20標(biāo)準(zhǔn)的短路和過(guò)壓保護(hù)功能。無(wú)需額外的外部器件； 可進(jìn)行高速uart和pcm數(shù)據(jù)線切換以及軌到軌模擬信號(hào)的切換； 兼容18 v電壓(+27+36 v電源電壓)； 可對(duì)開關(guān)提供高達(dá)+55 v的過(guò)壓保護(hù)； 雙口輸出控制可提高應(yīng)用的靈活性和易用性，當(dāng)閑置時(shí)，可選擇性地對(duì)開關(guān)進(jìn)行關(guān)閉； 所有信號(hào)引腳均可承受大于8kv的靜電放電。以便在sim卡插入和移出時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)免受esd危害； 操作溫度范圍為-40+85。2 isl542

4、30的引腳功能isl54230開關(guān)芯片采用tqfn小型封裝，圖1所示是其引腳排列圖。圖2為其內(nèi)部連接功能圖。芯片各引腳的功能如下：oe1，oe2：分別為1、2通道開關(guān)的使能控制端； in1in4：分別為l4通道開關(guān)輸入選擇端； com_la，com_2a：分別為hs開關(guān)通道l和通道2的公共a端； com_1b，com_2b：分別為hs開關(guān)通道1和通道2的公共b端； com_3a，com_4a：分別為6開關(guān)通道3和通道4的公共a端； com_3b，com_4b：分別為1開關(guān)通道3和通道4的公共b端； nc_1a(b)nc_4a(b)：8個(gè)常閉開關(guān)端； no_1a(b)no_4a(b)：8個(gè)常開開

5、關(guān)端； vdd：電源端口； gnd：接地端。3 isl54230的應(yīng)用isl54230是一個(gè)多協(xié)議交換機(jī)，它包含8個(gè)開關(guān)，可配置成四個(gè)雙刀雙擲開關(guān)。它的每一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)都可由一個(gè)獨(dú)立邏輯引腳來(lái)控制。isl54230有四個(gè)開關(guān)，可通過(guò)usb20接口方式傳遞模擬或數(shù)字音頻信號(hào)。fsl54230有36球柵wlcsp封裝和32引腳tqfn封裝，可用于手機(jī)和pda等小尺寸應(yīng)用。圖3所示是：isl54230的典型應(yīng)用電路。31 開關(guān)控制isl54230包含四個(gè)開關(guān)，可通過(guò)usb20接口模式全速和高速傳輸模擬數(shù)字信號(hào)。usb開關(guān)能以最小的波形和相位失真來(lái)傳輸高帶寬的usb標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(480 mbps)。其中

6、1 開關(guān)是傳輸8 mhz帶寬信號(hào)的理想開關(guān)，由于其開關(guān)阻抗很低，因而可大大降低功耗；而6 開關(guān)則是傳輸音頻或數(shù)據(jù)信號(hào)的最好選擇，其帶寬高達(dá)100 mhz，同時(shí)可保持較低的ron thd性能。除了可用4個(gè)獨(dú)立的邏輯控制引腳來(lái)控制每一個(gè)雙刀雙擲開關(guān)外，isl54230還包含兩個(gè)oe邏輯引腳。通過(guò)oe引腳的控制，可為用戶提供高度靈活的信號(hào)路由開關(guān)。此外，當(dāng)供電電壓范圍為2736 v時(shí)，isl54230的引腳邏輯0應(yīng)小于05v電壓，引腳邏輯l則應(yīng)大于14 v，因此，芯片的所有18 v邏輯引腳均可兼容到+33 v電源。32 上電順序及復(fù)位保護(hù)isl54230可以工作在20+55 v的電源電壓下，而對(duì)于u

7、sb應(yīng)用，其電源電壓范圍應(yīng)為+30+55 v，以確保適當(dāng)?shù)膗sb數(shù)據(jù)線信號(hào)電平。此外，還應(yīng)在電路的工作電源引腳連接00l01f的去耦電容，以濾除電源噪聲。適當(dāng)?shù)纳想婍樞蚩杀Ｗo(hù)isl54230不會(huì)出現(xiàn)故障。isl54230內(nèi)部集成有上電復(fù)位(por)電路，可防止電源電壓在達(dá)到14 v以前提前打開電路開關(guān)。事實(shí)上，isl54230有一個(gè)100 mv的滯后，因此，只有在電源電壓跌破13 v時(shí)，isl54230才關(guān)閉電路。該滯后功能可防止開關(guān)的輸入信號(hào)在還沒(méi)有傳遞到輸出設(shè)備時(shí)，工作電壓就已經(jīng)達(dá)到復(fù)位條件，從而保證開關(guān)信號(hào)的完整。通過(guò)復(fù)位電路還可在ic電壓降低到復(fù)位門限以下時(shí)，對(duì)開關(guān)提供保護(hù)。因此，建議

8、電路的電源電壓范圍為+20+55 v，雖然在20 v的電源電壓下，器件仍然可以工作，但是，復(fù)位門限和電源電壓之間的噪聲容限將會(huì)減少。這樣，瞬態(tài)電壓就可能觸發(fā)復(fù)位而使器件意外關(guān)閉。33 過(guò)壓過(guò)流保護(hù)isl54230具有過(guò)壓保護(hù)功能。該器件內(nèi)含esd保護(hù)二極管，可為端點(diǎn)到地之間提供一個(gè)偏置通路。當(dāng)開關(guān)器件端口上的負(fù)壓較大時(shí)，通過(guò)這些二極管可以釋放較大的esd電流，從而起到esd保護(hù)的功能。因此，isl54230端口上的信號(hào)不應(yīng)為負(fù)壓，也就是說(shuō)，不能超過(guò)isl54230的“絕對(duì)最大額定值”。當(dāng)isl54230的電源電壓小于esd保護(hù)電路許可的55 v時(shí)其傳輸信號(hào)高于+55 v并無(wú)多大不良影響，isl

9、54230的esd保護(hù)功能可允許信號(hào)電壓超出工作電源vdd，它不會(huì)在開關(guān)電路上誘導(dǎo)較大的電流，因此這一功能適用于usb20模式下的525v vbus短路線到usb信號(hào)線的短路保護(hù)。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)電源電壓高于復(fù)位門限且vbus發(fā)生故障時(shí)，如果邏輯控制引腳設(shè)置為開啟狀態(tài)。那么，vbus信號(hào)將被傳遞到開關(guān)的其他端口。34 usb開關(guān)設(shè)計(jì)isl54230的4個(gè)usb fs和hs的開關(guān)均為雙向模擬開關(guān)，可以最小的失真來(lái)軌對(duì)軌地傳輸信號(hào)。對(duì)于一個(gè)30 v電源，這些開關(guān)在6 標(biāo)稱阻抗時(shí)，具有ov400mv的信號(hào)范圍。低電容和高帶寬使其成為usb應(yīng)用的理想選擇。他們是專門設(shè)計(jì)用于傳輸usb fs(12 mbps

10、)和usb hs(480mbps)差分信號(hào)的。35 邏輯控制引腳設(shè)計(jì)isl54230帶有oe1、oe2和in1in4等六個(gè)邏輯控制引腳。in1in4可獨(dú)立控制每個(gè)雙刀雙擲開關(guān)和兩個(gè)oex使能腳。這些邏輯控制引腳可以確定這個(gè)開關(guān)的狀態(tài)。其中oe控制引腳的真值表如表1所列。表2是其輸入選擇真值表。這兩個(gè)表給出了isl54230的引腳開關(guān)控制操作方法。當(dāng)oex控制引腳為邏輯低電平時(shí)，開關(guān)在com2x和com3x在in2和in3的控制下分別處于開關(guān)觸發(fā)狀態(tài)。當(dāng)oex控制引腳為邏輯高電平時(shí)，所有的開關(guān)狀態(tài)都在inx的控制下觸發(fā)開關(guān)狀態(tài)。其他開關(guān)的狀態(tài)均可以此為例并依照表1和表2進(jìn)行設(shè)置。isl54230的邏輯控制電平如下： 當(dāng)voex05 v時(shí)，oex為“0” (低電平)； 當(dāng)voex14 v時(shí)，oex為邏輯“1”(高電平)； 當(dāng)vinx05 v時(shí)，inx為邏輯“0” (低電平)； 當(dāng)vinx14 v時(shí)，inx為邏輯“1” (高電平)。4 結(jié)束語(yǔ)isl54230的每個(gè)dpdt開關(guān)單元均可用邏輯輸入