负载开关简单地是开关，机械或电子，可连接或断开电源的高侧的负载。壁灯开关是负载开关。设备或电子产品上的任何OFF / ON开关是负载开关。继电器可以是负载开关。
然而，负载开关也是许多产品中使用的小型电子开关来配置和管理配电。您可以使用离散元件制作负载开关，但使用完全集成的IC负载开关存在显着的优点。本文呈现您可能不知道的选项。
负荷开关的概念
图1说明了负载开关的简单概念，其中电源为一个或多个负载提供电压。这些开关由一个微控制器单元控制。电源通常是直流的，但交流电源也是可能的。不同类型的负载开关用于直流和交流-我们将重点介绍直流负载开关。
1.负载开关在嵌入式微控制器单元的控制下将负载连接到公共电源。
负载开关用于连接和断开负载与电源的连接，以启动或关闭负载，或在不需要负载时节省能源。它们还可以用来对电源关闭操作进行排序。这些开关在许多产品中都有应用，包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、手表和可穿戴设备、便携式仪器，以及其他电池驱动的设备。
如何加载开关工作
最常见的直流负载开关类型是a型场效应晶体管(图2)．这个离散元件开关采用了一个串联p型MOSFET和一个栅控MOSFET。控制晶体管通常由单片机的GPIO输出驱动。
将正逻辑电平应用于启用输入（EN）打开下部MOSFET，又将串联MOSFET栅极接地，并施加在串联晶体管上打开的正向栅极源电压。电容器控制输出电压的上升时间，以最小化开关接通时发生的输入电压降。增强模式MOSFET用于提供低串联导通电阻，以最大限度地减少电压损耗和功耗。
2.这是一个离散元件负载开关的基本电路设置。
虽然离散负载开关实现良好，但它们的主要缺点是它们在PCB上消耗额外的空间。解决方案是一个单一的IC负载开关：集成负载开关是降低电路板空间的好方法，并提高现有离散组件解决方案的开关性能和保护。
综合负荷开关
图3图示IC负载开关的一般框图。大多数制造商推荐使用输入和输出电容器，以最大限度地降低接通运行期间的输入电压降，并提供额外的输出滤波。
可提供各种型号提供不同的功能。所有负载开关都有四个基本连接：v在, V出，en和gnd。有些版本需要外部偏置电压来操作一些内部电路。其他设备使用内部电荷泵为内部电路提供操作电压。某些型号还具有可控制过度功耗的热关断能力。
3.这张商用负荷开关的一般框图显示了其核心特性。
另一个特性是电源良好(PG)输出，表明输出电压存在于输出引脚。它可以用来控制其他设备，如在顺序操作中的附加负载开关。一些基本负载开关不包括的另一个特性是反向电流阻塞。许多设备包含一个快速输出放电(QOD)电路，当设备关闭时放电输出。当使能输入低，逻辑打开较低的MOSFET，释放外部输出电容。
简而言之，这里有七个理由集成负载开关是一个比离散MOSFET解决方案更好的选择：
- 节省空间。与离散负载开关相比，集成设备的一个关键优势是占地面积小。在像手机这样的紧凑产品中，空间是有限的，集成单元更容易容纳。例如，比较一下一个典型的离散负载开关，它大约占用17平方毫米2）对于仅使用4毫米的常见单芯片解决方案2．
- 更简单的设计。不需要离散的设计时间。只需购买集成的芯片并设计进入以获得所有优惠和功能。
- 快速输出放电。一个内阻以导电MOSFET的形式连接在负载上。它的作用是在使能输入低的时候快速放电到输出电容。
- 逆电流阻塞。一些IC负载开关实现了阻止任何反向电流的功能。当使能输入变为低电平以关闭开关时，使能反向电流块电路被使能，从而将从输出回的任何电位反向电流减小到输入到非常低的电平。
- 节省电力。使用负载开关来管理电源的电源输出使功耗最大限度地降低功耗，节省能量，并在便携式应用中提供更长的电池寿命。在关闭状态下，IC绘制最小的静态电流。
- 管理侵入电流。此功能可防止在首次打开开关时可能函数的输入电压下降。这是在对输出电容充电时发生的高浪涌电流的结果。大多数载荷开关由于它为输出电容充电时提供了一个受控斜坡。
- 实现了测序。负载开关允许您在开启或关闭操作期间实现负载排序。一些处理器、fpga和其他芯片的设计要求按特定顺序施加或断开不同的电源电压。每个电源有多个负载开关，由相关的嵌入式控制器进行定时操作，满足这一需求。某些负载开关还具有输出信号，指示输出何时完全打开。该信号可用于系统中其他负载开关的排序操作。
图4显示不涉及处理器的加载顺序。当第一个输出打开时，它使第二个负载开关打开load 2。另一种方法是，每个负载开关可以由提供所需定时的控制处理器的单独GPIO来启用。
4.用负载开关加载测序 - 由于第一输出开启，它使第二负载开关能够打开负载2。
商业设备
德州仪器提供广泛的集成负载开关。TP229XX系列包括各种型号，具有适合大多数应用的功能。例如，TPS22915是一个4针设备，具有0.78×0.78×0.5mm DSBGA（YFP）晶片芯片级封装。该IC的输入电压范围为1.05至5.5V，最大电流等级为2 A.系列PMOS设备的典型电阻为38mΩ，输入3.3V输入。静态电流仅为7.7μA，输入3.3 V。该设备包括快速放电功能。该系列中的许多其他型号具有符合各种应用的规范。
