时间就是负载开关的一切！

对于最终用户来说，打开电子设备很简单；只需按一下按钮。然而，创造流畅的通电体验需要付出很多努力。过快开启系统可能会通过不受控制的大浪涌电流尖峰导致电源故障。对于基于微处理器或 FPGA 的应用，正确的操作需要特定的电源轨排序要求。有时最好在启用下游电路之前等待某些子系统上电。使用负载开关管理设备电源排序可以为最终用户提供流畅的开机体验。

像蜡烛一样，功率MOSFET（功率场效应晶体管）是切换负载最常见的方式，其四周围绕着众多分立电阻器与电容器（以及用于控制功率MOSFET的双极结型晶体管（BJT）/第二个场效应晶体管）围绕的功率MOSFET）。但在多数情况下，使用全面集成的负载开关具有更显著的优点。

在大多数系统中，在整个设计中放置的电容器可确保没有电源轨电压降。最初通电时，对这些电容器充电会导致浪涌电流超过下游电路的最大额定电流。如果不加以解决，这可能会导致电压轨超出调节范围，从而导致系统进入不希望的状态。未经检查的浪涌电流也会因超出其载流能力而损坏电路板连接器和电路板走线。为了管理浪涌电流，施加到容性负载的电压需要具有受控的上升时间。所有德州仪器负载开关具有集成的软启动，有些器件甚至为不同的容性负载提供可调节的上升时间。图 1 显示了表示这种集成软启动的图示。

图 1：为系统负载提供受控上升时间的负载开关

在电源和容性负载之间放置一个负载开关可以大大减少开启/启用负载的浪涌电流。许多处理器和 FPGA 具有非常具体的电源排序要求以及电源轨需要开启的特定顺序。负载开关有助于满足电源排序要求，允许对每个电源轨进行负载点控制。然后为每个导轨供电变得像将正确的 GPIO 信号发送到正确的负载开关一样简单。图 2 说明了这个概念。

图 2：为每个负载使用单独 GPIO 的电源排序

一些负载开关甚至具有指示输出何时完全打开的电源正常 (PG) 信号。通过将 PG 信号连接到序列中的下一个负载开关的使能，电源排序仅需要一个 GPIO 信号用于所有电源轨。负载开关中还集成了在分立电路中没有的一些特色功能。在分立方案中加入反向电流阻隔需要一个额外的MOSFET作背靠背的配置，这将直接增加一倍的尺寸。TPS22954就是德州仪器两个已内置此项功能的负载开关组合的例子。快速输出放电（QOD）是德州仪器负载开关的一项标准功能，可在开关处于关闭状态时将输出电压（VOUT ）通过内部通路释放至接地。

TPS22953/54是小型单通道负载开关，具有受控开启功能。该器件包含一个N沟道MOSFET，可在0.7 V至5.7 V的输入电压范围内工作，并可支持5 a的最大连续电流。
集成的可调欠压锁定（UVLO）和可调功率良好（PG）阈值可提供电压监测和可靠的功率排序。该装置的可调上升时间控制可大大降低各种大容量负载电容的涌入电流，从而降低或消除电源电压降。开关由接通和断开输入（EN）独立控制，该输入能够直接与低压控制信号接口。该装置集成了一个15Ω的片上负载，用于在禁用开关时快速放电输出。增强型快速输出放电（QOD）在设备断电后短时间内保持激活状态，以完成输出放电。

图 3 显示了这种配置。

图 3：无需 GPIO 信号的电源排序

负载开关对于关闭系统也很有效。负载开关的下降时间取决于输出负载对其电容放电的速度。为了加快这种放电并保证 0V 状态，一些负载开关具有快速输出放电 (QOD) 功能，通过内部电阻将输出放电到地，如图 4 所示。

图 4：带 QOD 的负载开关

无论系统是加电还是断电，负载开关都可以像按一下按钮一样简单地满足时序和排序要求。TPS22953和TPS22954具有发送“电源正常”信号的功能，当VOUT负载达到其终值的90%时即发出该信号。该信号流入下游模块使能引脚，从而使这些模块在电压轨通电后开启。“电源正常”信号的功能也可用于电源排序，开启一个负载开关将会有多个电源轨以特定顺序出现。

毫不夸张地说，灯泡的发明使人们在黑暗中视物变得容易，而集成负载开关完成紧凑与低功耗电路设计的挑战正如灯泡的发明一样意义非凡。那么，是时候吹灭蜡烛，并用集成负载开关点亮你功率切换设计这盏明灯了。