负载开关：在我们需要的地方提供高效电源第2部分

On Semiconductor 提供的 P 沟道 MOSFET 在电气上类似于 International Rectifier 和 Fairchild Semiconductor 的部件，但安装在公司的无引线 ChipFET 封装中。这些部件的面积为 122×80 mil，与 1206 无源器件或 TSSOP-6 IC 的面积大致相同。例如，25 美分 (10,000) NTHS5441 是一款 20V、3.9A 器件，具有相当的通道电阻：在 –4.5VV GS时最大为 55mΩ –2.5V 时为 83 mΩ。由于器件制造商不使用通用的测试板尺寸，因此无法直接在数据表中对已安装的热阻与 CSP 进行比较。但是，使用 FDZ204P 的结到球热阻和 5441 的结到漏极焊盘电阻，我们可以预期在类似的印刷电路板设计和工作条件下，ChipFET 的温升会再增加一半。

负载开关，例如 Siliconix 的 Si1037X 和 Si7407DN，也采用小型、熟悉的塑料 SMT 封装。20V 1037 可以通过 4.5VV GS的 770mA 稳态。SC-89-6 封装的 PMOS 器件还具有指定的最大通道电阻 — 350 mΩ — 栅极驱动低至 –1.8V。在完全 –4.5V 栅极驱动下，导通电阻降至 195 mΩ。1037 的 1.6-mm-sq 封装保持 0.6-mm 的外形，适用于低空气权的设计。

它的老大哥，3.3-mm-sq、12V、9.9A Si7407 PMOS 开关在 –4.5V 下开发了一个 12-mΩ 通道。当我们将栅极驱动降低至 –1.8V 时，其导通电阻翻倍。较大的器件在使用更大数量级的栅极电荷进行切换时自然需要更强大的驱动：59 nC 与 1037 的 5.5 nC 相比。Si1037X 和 Si7407 的价格分别为 22 美分和 41 美分(100,000)。

除了开关事件很少发生的应用(例如用于保护锂离子电池组的开关)之外，许多设计人员在沟道电阻和栅极电荷的乘积中发现了有用的品质因数。我们在这样的数字中添加了多少权重是我们设计的预期开关率和占空比的函数，但在设计的早期阶段，基本概念值得牢记。打开或关闭负载开关需要一定的能量，并且我们在通道电阻中消耗了一定的能量。

单 FET 主题的简单变体包括 Micrel 的 MIC94053，它结合了一个上拉栅极电阻器和一个 6V、2A PMOS FET。这款 38 美分 (1000) 开关采用 SC-70-6 封装，在 –4.5V 和 –100 mA 时提供 84mΩ 通道。250-kΩ 最小上拉电阻确保器件在上电期间处于关闭状态，除非我们的驱动器在该时间间隔内主动打开器件。上拉还允许我们使用集电极开路逻辑控制开关，从而在某些应用中无需电平转换器。

On Semi 的 NTHC5513 将 NMOS 和 PMOS 器件结合在同一个 8 引脚 ChipFET 封装中。我们可以将 NMOS 器件用作反相器或反相电平转换器，但我们不限于这种安排。两种 FET 都提供分数欧姆导通电阻和 6-nC 栅极电荷。尽管大多数功率半导体已将其 PMOS 沟道电阻驱动到远低于 1Ω，但在 29 美分 (10,000) 5513 中，NMOS 仍然领先 — 75 对 155 mΩ。

得到驱动

从通道电阻的角度来看，我们可能更喜欢 N 通道器件，但在高侧开关应用中，除非我们的栅极驱动电位比高侧的有用 V GS 高，否则我们无法享受这些低导通电阻。边。

凌力尔特公司的 LTC1981 和 1982 单栅极和双栅极驱动器在 1.8 至 5.5V 电源上运行，并且无需外部部件即可产生电荷泵栅极驱动器。1981 年的泵输出是其电源电压的函数，上升速度略快于奇偶校验，可能是由于小的、固定的内部开销的影响。这种趋势一直持续到电源达到约 2.7V，此时器件将其输出限制在 6.9 至 7.5V。这种行为非常适合多家供应商提供的低阈值 N 沟道 MOSFET。

1.20 美元 (1000) 美元的 LTC1981 适合 SOT-23-5，包括一个低电平有效停机引脚和一个集电极开路栅极驱动就绪状态引脚，该引脚指示栅极驱动何时大于全值的 90%。LTC1982 采用 SOT-23-6 封装。1.50 美元(1000 美元)的双驱动器引脚提供独立的低电平有效关断引脚来代替状态线。

Fairchild 的 FDG901D 是一款 PMOS 驱动器，它提供了一个引脚可编程的恒流驱动，用于在开启间隔期间控制转换速率。901 设置其栅极电流取决于我们是接地转换引脚、将其连接到 V DD还是使其悬空，这分别导致最大栅极电流为 10、50 和 120 µA。29 美分 (5000) 的驱动程序采用 SC-70-5 封装。

负载开关驱动器还简化了我们需要适应可用逻辑系列范围之外的电源电压的设计。电机控制、汽车和航空电子系统、工业控制和电信设备中的许多常见应用在其电源轨上承受几十伏的电压，但大多数都依赖于在 5V 或更低电压下运行的标准逻辑。

凌力尔特的 LT1910 是一款用于 NMOS 高侧开关的电荷泵驱动器，用于控制在 8 至 48V 电源上运行的负载。当监控开关漏极电流的外部检测电阻上的压降超过 50 至 80 mV 时，驱动器会关闭栅极驱动。我们为检测电阻选择的值以及与此 SO-8 封装栅极驱动器配合使用的 MOSFET 的能力决定了我们设计的最大漏极电流。

过流阈值还会触发集电极开路低电平有效故障输出，使我们的控制逻辑能够监控开关的状态。如果驱动器的输入在故障期间保持高电平并且应用电路允许自动重启，则定时电容器会设置重启尝试之间的间隔。1.95 美元 (1000) 美元的多功能驱动器可以承受 –15V 至 +60V 的电源瞬变，也适合需要低侧开关控制的应用。