【導(dǎo)讀】像蠟燭一樣，功率MOSFET（功率場效應(yīng)晶體管）是切換負(fù)載最常見的方式，其四周圍繞著眾多分立電阻器與電容器（以及用于控制功率MOSFET的雙極結(jié)型晶體管（BJT）/第二個(gè)場效應(yīng)晶體管）圍繞的功率MOSFET）。但在多數(shù)情況下，使用全面集成的負(fù)載開關(guān)具有更顯著的優(yōu)點(diǎn)。
在知道用電之前，人們用蠟燭照明。這在過去是常用的能在黑暗中視物的照明方式，但燈泡的發(fā)明顯然是更好的解決方案。
像蠟燭一樣，功率MOSFET（功率場效應(yīng)晶體管）是切換負(fù)載最常見的方式，其四周圍繞著眾多分立電阻器與電容器（以及用于控制功率MOSFET的雙極結(jié)型晶體管（BJT）/第二個(gè)場效應(yīng)晶體管）圍繞的功率MOSFET）。但在多數(shù)情況下，使用全面集成的負(fù)載開關(guān)具有更顯著的優(yōu)點(diǎn)。
系統(tǒng)中的負(fù)載開關(guān)在哪里
一個(gè)典型系統(tǒng)包括一個(gè)電源和多個(gè)負(fù)載，需要各種不同的負(fù)載電流，如Bluetooth®、Wi-Fi或處理器軌。多數(shù)情況下，系統(tǒng)必須獨(dú)立控制哪些負(fù)載開啟，何時(shí)開啟，以什么速度開啟。利用分立MOSFET電路或集成負(fù)載開關(guān)便能完成這種功率切換，如圖1所示。
圖1：從電源切換到多個(gè)負(fù)載
分立MOSFET電路包含多個(gè)組件來控制分立功率MOSFET的導(dǎo)通與關(guān)斷。這些電路可通過來自微控制器的通用輸入/輸出（GPIO）信號(hào)來進(jìn)行開啟或關(guān)閉。此類電路可參見圖2所示。
圖2：P信道MOSFET（PMOS）分立電路
也可以使用負(fù)載開關(guān)來打開或關(guān)閉電源軌和相應(yīng)負(fù)載之間的連接。這些集成器件在其對(duì)應(yīng)的分立電路上有一些益處。圖3所示為負(fù)載開關(guān)電路。
圖3：典型負(fù)載開關(guān)電路
尺寸優(yōu)勢(shì)
使用負(fù)載開關(guān)作為解決方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于組件數(shù)量和尺寸的縮減。負(fù)載開關(guān)的設(shè)計(jì)將組件整合成包，甚至比MOSFET自身還小。圖4對(duì)PMOS方案和等效的負(fù)載開關(guān)進(jìn)行了尺寸上的對(duì)比。負(fù)載開關(guān)更小的尺寸使其即使面對(duì)最受空間限制的應(yīng)用也非常適合。
圖4：TPS22965與等效分立方案尺寸對(duì)比
特色優(yōu)勢(shì)
負(fù)載開關(guān)中還集成了在分立電路中沒有的一些特色功能。在分立方案中加入反向電流阻隔需要一個(gè)額外的MOSFET作背靠背的配置，這將直接增加一倍的尺寸。TPS22910A和TPS22963C就是德州儀器兩個(gè)已內(nèi)置此項(xiàng)功能的負(fù)載開關(guān)組合的例子。
快速輸出放電（QOD）是德州儀器負(fù)載開關(guān)的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)功能，可在開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)將輸出電壓（VOUT ）通過內(nèi)部通路釋放至接地。圖5為該功能示意圖。
圖5：QOD說明
QOD在輸出側(cè)提供一個(gè)已知狀態(tài)，并確保所有負(fù)載已被釋放且都被關(guān)閉。
TPS22953和TPS22954具有發(fā)送“電源正常”信號(hào)的功能，當(dāng)VOUT負(fù)載達(dá)到其終值的90%時(shí)即發(fā)出該信號(hào)。該信號(hào)流入下游模塊使能引腳，從而使這些模塊在電壓軌通電后開啟。“電源正常”信號(hào)的功能也可用于電源排序，開啟一個(gè)負(fù)載開關(guān)將會(huì)有多個(gè)電源軌以特定順序出現(xiàn)。
毫不夸張地說，燈泡的發(fā)明使人們?cè)诤诎抵幸曃镒兊萌菀祝韶?fù)載開關(guān)完成緊湊與低功耗電路設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)正如燈泡的發(fā)明一樣意義非凡。那么，是時(shí)候吹滅蠟燭，并用集成負(fù)載開關(guān)點(diǎn)亮你功率切換設(shè)計(jì)這盞明燈了。
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