集成式負(fù)載開關(guān)的簡(jiǎn)化功能圖及設(shè)計(jì)

負(fù)載開關(guān)是節(jié)省空間的集成式電源開關(guān)。這些開關(guān)可用來(lái)“斷開”耗電量大的子系統(tǒng)（當(dāng)處于待機(jī)模式時(shí)），或用于負(fù)載點(diǎn)控制以方便電源排序。智能手機(jī)得到普及之后，人們創(chuàng)建了負(fù)載開關(guān)；由于手機(jī)添加了更多的功能，因此它們需要更高密度的電路板，這樣空間就變得不足了。集成式負(fù)載開關(guān)可解決這個(gè)問(wèn)題：將電路板空間歸還給設(shè)計(jì)人員，同時(shí)集成更多的功能。

圖1：電源開關(guān)的常見(jiàn)分立實(shí)施方案

與分立電路相比，集成式負(fù)載開關(guān)的優(yōu)勢(shì)是什么？

如圖1所示，典型的分立式解決方案包括一個(gè)P通道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）、一個(gè)N通道MOSFET和一個(gè)上拉電阻器。雖然這對(duì)開關(guān)電源軌來(lái)說(shuō)是業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的有效解決方案，但它具有較大的占位面積?，F(xiàn)在我們可獲得更緊湊的解決方案，如德州儀器（TI）的TPS22915等負(fù)載開關(guān) —— 它們的占位面積不到1mm2！使用雙通道TPS22968更能顯著節(jié)省空間。圖2展示了一位客戶的實(shí)施方案與這款TI解決方案的比較。TPS22968使該客戶能將它們的占位面積減少80％以上，同時(shí)集成更多的功能，如受控的壓擺率和快速輸出放電功能。

圖2：雙通道分立開關(guān)與集成式負(fù)載開關(guān)（TPS22968）的尺寸比較

為什么我需要受控的壓擺率？

所有TI負(fù)載開關(guān)均具有受控的壓擺率以減小浪涌電流，這也被稱為“軟啟動(dòng)”功能。通過(guò)緩緩提高其輸出電容的充電速度，負(fù)載開關(guān)能防止因給負(fù)載電容器快速充電引起的電源電壓“下降”。如欲獲得有關(guān)減小浪涌電流的更多信息，敬請(qǐng)閱讀應(yīng)用手冊(cè)：《管理浪涌電流》。

圖3：TPS22908集成式負(fù)載開關(guān)的簡(jiǎn)化功能方框圖。

什么是快速輸出放電？

大多數(shù)負(fù)載開關(guān)都具備的快速輸出放電功能可確保已斷開或禁用的負(fù)載不會(huì)被浮置。如上面圖3中所示，低“導(dǎo)通”輸入可通過(guò)逆變器關(guān)斷通道元件并打開放電場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）。這可創(chuàng)建一條從VOUT到GND的路徑，確保該負(fù)載能快速返回到已知的0V“關(guān)閉”狀態(tài)。

集成式負(fù)載開關(guān)的選項(xiàng)

集成式負(fù)載開關(guān)是節(jié)省空間的電源開關(guān)解決方案，能集成更多的功能，如快速輸出放電功能、電壓監(jiān)測(cè)功能和反向電流保護(hù)功能。采用多種封裝選項(xiàng)（從WCSP到QFN和SOT-23），德州儀器（TI）的負(fù)載開關(guān)產(chǎn)品組合擁有一種適用于每個(gè)電源設(shè)計(jì)的解決方案。