何為負載開關
負載開關在供電領域的管理和對其供電的負載的保護中發揮著重要作用。 負載開關通常用於電源時序、待機負載漏電減少和浪湧電流控制。 集成的 ecoSWITCH 產品提供了一種減少面積的解決方案，提供過流保護、反向電流保護、負載軟啟動和低於 20mΩ 的極低串聯電阻。
本文討論了負載開關的主要優勢、應用注意事項以及 ecoSWITCH 與其他類型的集成開關產品的不同之處。
另外提供了一個通用雲系統應用和 USB 供電示例，以演示ecoSWITCH 如何解決設計挑戰，例如實現低靜態電流、本地負載保護和啟動時序
功能方塊說明
集成負載開關包含一個集成 FET，它允許在啟用時將電源從 VIN 傳遞到 VOUT。 圖 1 顯示了代表 ecoSWITCH 主要功能的一般框圖。
PASS FET 是 ecoSWITCH 的主要組件。 圖 1 中顯示的所有其他模塊都支持PASS FET，其功能是將電源從 Vin（源極）傳遞到 Vout（負載）。
電荷泵( Charge Pump ) - 電荷泵提供在 FET 導通時為 FET 柵極充電所需的電壓和電流，從而最大限度地降低 FET 的導通電阻。
延遲和壓擺率控制 (Delay & Slew Rate Control) - 過快地打開 FET 會導致浪湧電流尖峰傳遞到負載，從而損壞負載。 控制 ecoSWITCH FET 柵極的充電，從而控制浪湧電流和 Vout 電壓的上升時間
控制邏輯 (Control Logic) - 控制邏輯塊規定故障、開啟和關閉事件的時間和順序。 EN 信號驅動控制邏輯。
故障保護(Fault protection) - 許多 ecoSWITCH 產品提供熱保護、欠壓鎖定和過流保護
洩放電阻(Bleed Resistor) - 內部洩放電阻允許負載快速放電，並由控制邏輯控制
反向電流保護 (Reverse Current Protection) - 一些 ecoSWITCH 產品提供反向電流保護，可防止電流從 Vout 流向 Vin。
所有這些功能都在負載開關領域發揮作用。
onsemi提供了數種 ecoSWITCH 系列，為設計人員提供最適合其系統應用的產品。
在使用基於集成 FET 的負載開關連接和斷開負載與電源時，系統設計人員應考慮六個關鍵參數。
理想的開關（將負載連接到電源）在關閉時是開路，在打開時阻抗應為 0Ω。
由於浪湧電流和瞬變，瞬時在理想開路和理想短路之間切換可能會損壞非理想電源和負載。
負載開關必須智能地處理這些瞬變並優化這六個參數。
關於導通電阻 On Resistance
導通電阻直接串聯源級到負載。 MOSFET 具有有限的寄生電阻。 當柵極充電時，在 FET 中感應的反型層中的電子/空洞具有有限的遷移率。 從系統源到負載開關負載側的電壓降和功率損耗都與負載開關導通電阻成正比。 因此導通電阻越低越好。 這種電阻的降低導致直接的功率節省。
最大負載電流 Max load current
負載開關在它們可以傳遞給負載的電流量方面受到限制。 這是由於開關的寄生導通電阻而固有的。 通過電阻的電流會產生熱量，過高的熱量可能會損壞開關。 較大的 FET 能夠為負載提供更多電流，但是，較大的 FET具有較大的柵極電容，並且需要更多的能量才能開啟。
響應時間 Response Time
響應時間與開啟/關閉時間以及故障保護時間有關。 負載開關 FET 的尺寸與開啟它所需的能量和時間成正比。 用於對 FET 柵極充電的功率最終會消耗系統的功率預算。 大多數的負載開關應用都受益於從 OFF 到 ON 的較慢轉換時間。
靜態電流（待機電流）Quiescent current (standby current)
靜態電流由負載開關在靜態開啟或關閉時使用的電流量定義。 這是對 FET 開啟時負載額外的功率損耗，應盡量減少。
漏電流 Leakage current
當負載開關關閉時從電源洩漏到負載的電流也會消耗系統功率預算。 ecoSWITCH FET 設計在 < 1uA 漏電流
輸入電壓範圍 Vin Range
負載開關的 Vin 範圍應超過實際應用 Vin 電源範圍以提供彈性。 ecoSWITCH 產品提供 1V 及更低的最低電壓，最高電壓可支持 5V、12V 和 24V 應用。
ecoSWITCH 控制上電/斷電的優勢
負載電路受電源瞬變的支配，電源瞬變在加電和斷電時可能無法預測。
下圖顯示了典型的不受控制的上電/斷電（黑色）與通過 ecoSWITCH 提供給負載的受控電流和電壓（綠色）的對比。
經濟效益
通過離散元件實現至少需使用 9 個組件，增加了材料構建成本和設計的 PCB 空間。
ecoSWITCH 提供從 2mm x 2mm 到 4mm x 4mm 的封裝選項。只需花費一小部分成本，即可提供一流的性能，並提供 9 組件分立式實現所不具備的附加功能。
負載開關可用於多種應用。
以下示例顯示了典型的負載開關應用。
- 負載開關允許受控的安全電源多路應用。
- 伺服器應用
- USB 電力輸送應用。
圖 7 顯示了一個電源傳輸到 3 個負載。
在此應用中將使用一個控制器來驅動 EN 引腳，以控制哪個負載以及何時獲得電源。
可以連接或斷開每個負載的電源，以對系統電源進行負載平衡並提高效率。
圖 8 顯示了一個不同的應用，其中一個負載通過 ecoSWITCH 產品連接到多個電源。 此應用程序非常適合存在電池備份選項的情況
或者當系統可以由許多來源之一供電時。
圖 9 顯示了另一種應用，其中可以使用 ecoSWITCH 對多個負載的電源應用進行排序不使用控制器。
可以將電容添加到每個 ecoSWITCH 的 PG 輸出，以延遲序列中下一個負載的通電。
下面的圖 10 顯示了一個雲系統應用。 在本應用中，標有“eS”的綠色方框代表系統中的 ecoSWITCH 產品。 負載開關放置在主電源的 DC/DC 轉換之後，但在連接內部負載之前，管理它們與穩壓電源的連接。
只有在需要時才將內部節點連接到電源，從而大大降低了整個操作系統的功耗。
ecoSWITCH產品的軟啟動和快速掉電特性有利於USB應用。 下圖顯示了具有反向電流保護功能的 ecoSWITCH 如何用於 USB Type-C 供電。 電源可以在主機內部，也可以由外部主機提供，例如具有內部電池的設備，能夠通過 USB 為其他設備供電，但也可以通過 USB 充電
安森美半導體提供其他產品系列，進一步豐富我們的解決方案。 ecoSWITCH 產品專注於提供一流的超低 Ron 電阻。 IntellMax 產品專注於低工作功率。 eFuse 產品針對需要過壓保護的高端開關應用。 無論需要什麼，安森美半導體都提供一流的解決方案，幫助客戶取得成功
下表顯示了完整的 ecoSWITCH 產品線。可在功能、成本和尺寸之間存在權衡。
不同選項可用於特定應用。
