一.什么是負載開關
負載開關是一個集成的電子繼電器,內部用一個開關來連接和斷開系統電源軌。類似于閘刀,同時,集成了很多輔助保護功能。
內部集成的這個開關,可以是NMOS管,也可以是PMOS管。不同類型的管子,導致系統結構不同,通常用PMOS管通常功耗會低一點,用NMOS管,系統可以工作在更低的電壓。
大多負載開關都會包含四個基本的引腳:VIN、VOUT、EN、GND。使能后,負載開關導通,允許電流從VIN到VOUT給負載供電。
最直觀的理解,負載開關可以理解為一個水龍頭,通過控制水龍頭的開關,可以控制是否給后面供水(供電)。
二.負載開關主要指標
1.輸入電壓范圍:負載開關能支持的工作電壓范圍;
2.最大連續導通電流;
3.導通電阻:VIN到VOUT測到的電阻,與VIN/VOUT壓差和功耗有關;
4.靜態功耗:與應用有關;
9.關斷漏電流:降低待機功耗
5.限流值
6.反向保護
7.OTP
三.為什么需要負載開關及負載開關的保護功能
1.電源配置
一個電源對多個子系統供電,靈活控制每個子系統。在每個子系統電源軌上串一個負載開關,就可以實現對每個負載的單獨控制;
2.上電時序控制
某些系統有嚴格的上電時序要求(如處理器)。通過GPIO或I2C,使用負載開關能提供簡單的解決方案;
3.減小漏電流
一個大的系統,某些子系統只在特定模式下工作。不需要工作的時候,可以通過負載開關切斷電源軌,減小漏電流,降低待機功耗;
4.ON使能引腳遲滯
邏輯開啟電壓和邏輯關斷電壓有一個差值。這個差值可以有效防止GPIO接口的噪聲導致誤操作,提高系統魯棒性;
5.低壓鎖存
輸入電壓低于某個國值后,切斷電源軌;
6.過溫保護
芯片內部溫度超過某個闕值,關斷開關。溫度降低到某個國值后,芯片從新啟動;
7.浪涌電流控制
啟動有大的負載電容的子系統,可能導致電源下陷,影響其他子系統工作,負載開關集成軟啟動功能可以解決這個問題。部分負載開關還可以根據應用需要,設定輸出啟動時間和浪涌電流。
8.限流
限制負載從電源抽取的最大電流,避免負載電流過大,使主系統癱瘓。限流后,負載電流值恒定。
9.反向保護
當VOUT電壓大于VIN電壓時可以阻止電流從輸出端流向輸入端。對于多電源復用的系統,這是很有用的。實現反向保護的方法可以是,檢測VOUT和VIN的壓差,當壓差大于設定闖值后,關斷開關管,可能還需要關斷體二極管。
10.過壓保護
四.負載開關的主要應用
1.手機無線反充路徑和OTG
2.手表手環上各種Sensor
3.筆記本電腦
(1)USB-C充電通路
(2)DCIN 充電通路
(3)USB Type-A 接口對外供電通路
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