對(duì)于最終用戶來說，打開電子設(shè)備很簡單；只需按一下按鈕。然而，創(chuàng)造流暢的通電體驗(yàn)需要付出很多努力。過快開啟系統(tǒng)可能會(huì)通過不受控制的大浪涌電流尖峰導(dǎo)致電源故障。對(duì)于基于微處理器或 FPGA 的應(yīng)用，正確的操作需要特定的電源軌排序要求。有時(shí)最好在啟用下游電路之前等待某些子系統(tǒng)上電。使用負(fù)載開關(guān)管理設(shè)備電源排序可以為最終用戶提供流暢的開機(jī)體驗(yàn)。

像蠟燭一樣，功率MOSFET（功率場(chǎng)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(chǎng)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)。

在大多數(shù)系統(tǒng)中，在整個(gè)設(shè)計(jì)中放置的電容器可確保沒有電源軌電壓降。最初通電時(shí)，對(duì)這些電容器充電會(huì)導(dǎo)致浪涌電流超過下游電路的最大額定電流。如果不加以解決，這可能會(huì)導(dǎo)致電壓軌超出調(diào)節(jié)范圍，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入不希望的狀態(tài)。未經(jīng)檢查的浪涌電流也會(huì)因超出其載流能力而損壞電路板連接器和電路板走線。為了管理浪涌電流，施加到容性負(fù)載的電壓需要具有受控的上升時(shí)間。所有德州儀器負(fù)載開關(guān)具有集成的軟啟動(dòng)，有些器件甚至為不同的容性負(fù)載提供可調(diào)節(jié)的上升時(shí)間。圖 1 顯示了表示這種集成軟啟動(dòng)的圖示。

圖 1：為系統(tǒng)負(fù)載提供受控上升時(shí)間的負(fù)載開關(guān)

在電源和容性負(fù)載之間放置一個(gè)負(fù)載開關(guān)可以大大減少開啟/啟用負(fù)載的浪涌電流。許多處理器和 FPGA 具有非常具體的電源排序要求以及電源軌需要開啟的特定順序。負(fù)載開關(guān)有助于滿足電源排序要求，允許對(duì)每個(gè)電源軌進(jìn)行負(fù)載點(diǎn)控制。然后為每個(gè)導(dǎo)軌供電變得像將正確的 GPIO 信號(hào)發(fā)送到正確的負(fù)載開關(guān)一樣簡單。圖 2 說明了這個(gè)概念。

圖 2：為每個(gè)負(fù)載使用單獨(dú) GPIO 的電源排序

一些負(fù)載開關(guān)甚至具有指示輸出何時(shí)完全打開的電源正常 (PG) 信號(hào)。通過將 PG 信號(hào)連接到序列中的下一個(gè)負(fù)載開關(guān)的使能，電源排序僅需要一個(gè) GPIO 信號(hào)用于所有電源軌。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。TPS22954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?？焖佥敵龇烹姡?/span>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。

TPS22953/54是小型單通道負(fù)載開關(guān)，具有受控開啟功能。該器件包含一個(gè)N溝道MOSFET，可在0.7 V至5.7 V的輸入電壓范圍內(nèi)工作，并可支持5 a的最大連續(xù)電流。
集成的可調(diào)欠壓鎖定（UVLO）和可調(diào)功率良好（PG）閾值可提供電壓監(jiān)測(cè)和可靠的功率排序。該裝置的可調(diào)上升時(shí)間控制可大大降低各種大容量負(fù)載電容的涌入電流，從而降低或消除電源電壓降。開關(guān)由接通和斷開輸入（EN）獨(dú)立控制，該輸入能夠直接與低壓控制信號(hào)接口。該裝置集成了一個(gè)15Ω的片上負(fù)載，用于在禁用開關(guān)時(shí)快速放電輸出。增強(qiáng)型快速輸出放電（QOD）在設(shè)備斷電后短時(shí)間內(nèi)保持激活狀態(tài)，以完成輸出放電。

圖 3 顯示了這種配置。

圖 3：無需 GPIO 信號(hào)的電源排序

負(fù)載開關(guān)對(duì)于關(guān)閉系統(tǒng)也很有效。負(fù)載開關(guān)的下降時(shí)間取決于輸出負(fù)載對(duì)其電容放電的速度。為了加快這種放電并保證 0V 狀態(tài)，一些負(fù)載開關(guān)具有快速輸出放電 (QOD) 功能，通過內(nèi)部電阻將輸出放電到地，如圖 4 所示。

圖 4：帶 QOD 的負(fù)載開關(guān)

無論系統(tǒng)是加電還是斷電，負(fù)載開關(guān)都可以像按一下按鈕一樣簡單地滿足時(shí)序和排序要求。TPS22953和TPS22954具有發(fā)送“電源正?！毙盘?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?！半娫凑！毙盘?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。