電源中的負(fù)載管理與負(fù)載開關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)

　　電源管理IC及負(fù)載開關(guān)組成的結(jié)構(gòu)

　　在實際應(yīng)用中，往往由于電路復(fù)雜而采用電源管理IC及多個負(fù)載開關(guān)組成的負(fù)載管理系統(tǒng)，如圖6所示。圖6中有3個電源，輸出不同的電壓。電源1給負(fù)載1~3供電。為了控制負(fù)載1~3的通電或失電，在電源與負(fù)載之間設(shè)了3個負(fù)載開關(guān)。電源2、電源3則由電源管理IC來控制其負(fù)載的通電或失電。

　　新型負(fù)載開關(guān)的特點

　　近年來，隨著便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展，各種先進(jìn)的、多功能的（有的公司稱它為全能的或智能的）負(fù)載開關(guān)出現(xiàn)了。歸納起來，這些用于負(fù)載管理的負(fù)載開關(guān)具有下述特點：

增加保護(hù)功能

　　負(fù)載開關(guān)是功率器件，大多數(shù)器件有過熱關(guān)閉保護(hù)，有的負(fù)載開關(guān)內(nèi)部設(shè)有輸出電流限制電路（限制電流是固定的）或限制電流可設(shè)定的品種，可保證負(fù)載不過載受損，保證系統(tǒng)安全工作。另外，一般負(fù)載開關(guān)都設(shè)有輸入電壓過低時，輸出鎖存（UVLO）；有故障時給微處理器輸出故障信號。

　　提高性能

　　提高性能包括：減小導(dǎo)通電阻RDS（on），以減少損耗，目前可做到RDS（on）=30MΩ左右；降低靜態(tài)電流IQ，IQ最小的僅25nA；為防止開關(guān)導(dǎo)通瞬間有較大的沖擊電流，設(shè)有軟啟動（有的負(fù)載開關(guān)有多種啟動時間供用戶選擇或由用戶根據(jù)負(fù)載情況自行設(shè)定）；負(fù)載開關(guān)關(guān)斷時增加了放電電路，加速關(guān)斷時間；有負(fù)載開關(guān)關(guān)斷時防止產(chǎn)生反向電流（由OUT端流向IN端，可將開關(guān)管中的二極管去掉）；降低工作電壓以滿足供CPU核的需要，最低工作電壓為0.8V，工作電范圍寬，有的為1.2~5.5V，也有的為3~13.5V，以滿足不同工作電壓的需要；電流范圍為1~6A，可滿足各種便攜式的需要。

　　封裝尺寸小

　　為滿足便攜式體積小的要求，負(fù)載開關(guān)一般采用SOT-23封裝、2mm×2mm MLP或MLF封裝、SC-70封裝，最小的采用6焊球BGA封裝，其尺寸為1.5mm×1.0mm。

　　這里簡單地介紹幾種較典型的負(fù)載開關(guān)。

　　典型便攜式負(fù)載開關(guān)

　　封裝最小的負(fù)載開關(guān)FPF1003/4

　　FPF1003/4是飛兆公司于2007年4月推出的負(fù)載管理器件。其主要特點為：輸入電壓范圍1.2～5.5V；導(dǎo)通電阻RDS（on），在VIN=5.5V時為30MΩ，靜態(tài)電流IQ≤1μA；FPF1004內(nèi)部關(guān)斷時有放電電路，關(guān)斷時間為10μs；最大連續(xù)開關(guān)電流為2A；工作溫度范圍為-40℃~+85℃，小尺寸6焊球BGA封裝（1.5×1.0mm2）；開關(guān)導(dǎo)通時，有電壓上升率控制。

　　該負(fù)載開關(guān)適用于現(xiàn)代超小型便攜式電子產(chǎn)品，如PDA、手機(jī)、GPS、MP3播放器、數(shù)碼相機(jī)等。

　　該器件典型應(yīng)用電路如圖7所示，輸入電容一般為1μF，輸出電容為0.1μF（都采用多層陶瓷電容器）。如在ON端加邏輯高電平時，開關(guān)導(dǎo)通（VIN=1.2V時，VIH≥0.8V；VIN=2.7~5.5V時，VIH≥2V）；ON端加邏輯低電平時，開關(guān)關(guān)斷（VIN=1.2V時，VIL≤0.35V；VIN=2.7V~5.5V時，VIL≤0.8V）。RDS（on）與VIN有關(guān)：VIN=5.5V時，RDS（on）≤30MΩ；VIN=1.2V時，RDS（on）≤150MΩ。

　　該器件最大的亮點是在這樣小的封裝時可連續(xù)供電2A，并且可工作于1.2V低壓，其不足之處是尺寸太小，無法再集成過熱關(guān)閉等保護(hù)電路。