为了最大极限地下降功耗，一个简略的MOSFET一般用于为未运用的电路供给电源。可是，更好的挑选是运用负载开关，因为它具有额定的功用来处理电源轨办理的许多奇妙和改变多端的问题。
负载开关供给一系列来自多个供货商的功用参数和额定值，这使得运用优先级和可用部件之间的合作杰出。
本文将扼要评论IC和电路关断概念，然后介绍适宜的负载开关选项以及怎么运用它们。
掉电选项
经过暂时封闭不需求的功用来最小化功耗是规范的体系战略。出于这个原因，许多IC具有用户导向的超低功耗静态形式。
可是，将IC置于静态形式只会封闭IC而不是关联电路，其间包括其他功耗耗散无源器材（主要是电阻器）以及有源分立器材，如晶体管。因而，规划人员常常转向运用简略的MOSFET来封闭整个子部分的电源。
即便经过使能操控线可封闭电源（LDO或开关）以下降其负载子电路的闲暇形式功耗，也可能需求此MOSFET。原因在于，尽管节约可能很大，但即便在关机形式下，许多电源的走漏电流也相对较大，因而节电可能不行。
尽管运用恰当巨细的MOSFET作为电源导轨开关开关确实可行，但MOSFET独自供给的功用和功用很少，并且一般无法支撑其他开/关切换要求。此外，电路规划人员有必要为MOSFET供给适宜的栅极驱动器，这成为“待办事项”列表中的另一项内容，因而添加了规划杂乱性，时刻，空间和本钱。
负载开关供给了“一体式”解决计划
一种更好的办法是运用“负载开关”IC，这是一种通路元件MOSFET，并在小型封装中添加了额定的电源办理功用。大多数负载开关只要4个引脚，每个引脚有一个用于输入电压，输出电压，逻辑电平使能和接地（图1）。
根本负载开关图四端子设备
图1：根本负载是一个四端器材，它将MOSFET和MOSFET驱动器集成在一个易于运用的封装中。（图片来历：德州仪器）
操作十分简略：当负载开关经过ON引脚启用时，通路FET导通，并答应电流从输入（源）电压引脚流向输出（负载）电压引脚。与根本MOSFET相同，经过“开关”的直流电阻仅为几毫欧（mΩ），所以电压下降，相关的功耗也是如此。
负载开关不仅仅是一个MOSFET和一个驱动器，它能够经过简略的逻辑电平信号来敞开/封闭。尽管独自运用这种功用可能会使负载开关比选用独自驱动器的MOSFET更好，但负载开关的功用更多（图2）。
负载开关功用的图画
图2：负载开关一般具有其他功用，包括放电操控，摆率操控，各种形式的维护和毛病监督。（图片来历：Vishay Siliconix）
除了逻辑电平操控功用外，为什么还要运用负载开关？有几个原因：
全体驱动器办理对门极的充电和放电，从而供给MOSFET导通/关断周期上升/下降时刻的变换速率操控。这能够优化MOSFET功用，防止过冲和振铃，并将不合需求的EMI / RFI降至最低。
此外，经过操控开关中MOSFET的导通时刻，能够防止因为快速测验对负载电容充电导致的闯入电流的俄然添加而导致输入电压轨下垂。假如相同的输入轨还为其他有必要坚持充沛供电的子体系供电，则此问题会出现问题。
一些负载开关经过输出和地之间的片上电阻供给快速输出放电（QOD）功用; 当器材经过ON引脚禁用时，该形式被激活。这会使输出节点放电，并防止输出浮空，这会在负载电路未封闭到界说状况时导致不需求的活动。
请注意，此功用有时不受欢迎：假如负载开关的输出连接到电池，当经过ON引脚禁用负载开关时，这种快速输出放电会导致电池耗尽 - 这不是好事！因而，一些供货商将其作为单个设备中的可选功用供给，而另一些供货商供给两种负载开关的变体，一种具有它，另一种不具备。前一种选项答应将多个相同部件用于单个产品，但在不同状况下运用。
负载开关能够包括其他功用，例如热关断，欠压闭锁，电流限制和反向电流维护等，这些功用都能够在电源和导轨上运用。这些维护功用有助于体系级完整性。
与开端运用根本MOSFET来切换电源轨并添加这些功用比较，全体BOM，规划时刻和房地产本钱能够大大下降。
进一步来说，负载开关的运用并不局限于简略的封闭以节约电力。经过运用一组负载开关，单个较大的电源能够为多个电路子部分供电，这些子部分的上/下功率经过多个数字输出操控下的规则序列和时序完成（图3）。以这种方法，负载开关充当更广泛和有用的电源办理操控计划的门控元件。
负载开关的图画答应单个电源驱动多个负载
图3：负载开关答应单电源驱动多个负载，每个负载都具有独立的敞开/封闭和相对守时。
请记住，负载开关在其输入侧需求一个电容（一般为1微法（μF）），以限制由流入放电负载电容的瞬态涌入电流引起的输入电源电压降。他们还需求“看到”一个约为输入电容值十分之一的负载电容; 假如负载小于这个值，应该添加一个小的输出电容。
加载开关参数
负载开关的功用特点从用作开/关开关的规范FET开端。这些包括：
导通电阻（R on）决议负载开关两端的电压降以及开关的功耗。典型值在几十毫欧范围内，但会随单个供货商产品和负载开关电流容量而改变。规划者有必要做一些根本的计算来断定运用程序中的最大答应值。
最大电压（V in）和电流（I max）额定值指定了开关可接受的电压有多高以及最大电流有多大。规划师应该查看稳态值以及这些要素的瞬态和峰值。
其他参数是静态电流和关断电流。静态电流是负载开关导通时负载开关所耗费的电流，因而成为糟蹋的功率。与负载自身耗费的功率比较，这能够忽略不计。关断电流是当开关处于关断形式时从负载开关“走漏”到负载的电流。
负载切换从简略到杂乱
用额定的功用的负载开关的一个很好的比如是NCP330从安森美半导体。这是一个根本的N沟道MOSFET负载开关，但它包括一个2毫秒的软启动形式，用于突发负载的运用可能有害的状况。在有电池容量有限的移动运用中，这一般是必需的（图4）。
安森美半导体的NCP330负载开关图
图4：安森美半导体的NCP330负载开关包括一个2毫秒的反转形式，因而负载不会俄然连接到电源。这能够防止供应和负载的各种操作和功用问题。（图片来历：安森美半导体）
NCP330的导通电阻十分低，只要30mΩ，因而十分合适用于以3安培（A）（5 A峰值）充电的体系电池。假如电源连接到Vin引脚（高电平有用），则1.8 V至5.5 V器材将主动启用。假如没有输入电压，它经过一个内部下拉电阻坚持封闭状况。还内置反向电压维护。
Vishay Siliconix供给SiP32408和SiP32409摆率操控负载开关（2.5 V 3.6 V时），规划用于1.1 V至5.5 V的操作。SIP32409与SiP32408相同，但具有快速关断输出放电电路。其间一个要害特性是其导通电阻（一般为42mΩ）在1.5至5伏的大部分电源范围内坚持平整。另一个特点是操控使能电压也很低，所以它能够用在低电压电路中而不需求电平变换器（图5）。
操控使能信号低和高逻辑电平阈值与输入电压之间的联系图
图5：来自Vishay Siliconix的SiP32408和相似SiP32409负载开关的操控使能信号低和高逻辑电平阈值与输入电压之间的联系。（图片来历：Vishay Siliconix）
尽管负载开关在封装引脚的数量和功用方面是相对简略的器材，可是当电流流动和可能的寄生效应时，布局仍然是个问题。出于这个原因，最好运用公司建议的印刷电路板布局（图6）以及1×1英寸（2.5×2.5厘米）评价板的顶部和底部布局（图7）。
精心策划的印制电路板布局和元件布局图
图6：需求细心规划印刷电路板布局和元件布局，以完成负载开关（如SiP32408和SiP32409）的悉数功用，以便地噪声，寄生效应和电流不会影响最大功用。（图片来历：Vishay Siliconix）
SiP32408和SiP32409的电路板布局图画
图7：除了展现SiP32408和SiP32409的首选印制电路板布局外，Vishay Siliconix还为这些器材的小型评价板供给布局。（图片来历：Vishay Siliconix）
在越来越常见的较低电压下运用的负载开关是德州仪器（Texas Instruments ）的TPS22970，它能够在低至0.65 V至3.6 V的输入电压下作业（图8）。导通电阻也很低，从1.8 V输入典型4.7mΩ，在0.65 V时稍微上升到6.4mΩ。该开关处理4 A的接连电流，通态静态电流为30μA（典型值）输入电压为1.2 V，输入电压高于1.8 V时的关断状况电流为1μA。
TPS22970的根本运用图
图8：TPS22970的根本运用显现了临界输入（源）电容和有时不必要的输出（负载）电容; 它还清楚地表明负载开关是简略的四端设备。（图片来历：德州仪器）
TPS22970具有150Ω的片内电阻，可在开关禁用时快速放电输出。这能够防止由负载看到起浮电源引起的任何不知道状况。在输入电压分别为3.6伏和0.65伏时，摆率操控的敞开时刻分别为1.5毫秒（ms）和0.8毫秒。全面的数据表（长达25页，用于四端设备）包括许多详细的表格和图表，能够从各种角度全面表征其功用。例如，它显现了四个输入电压中每一个的上升和下降时刻与温度的联系（图9）。
上升时刻（左）和下降时刻（右）与温度的联系图
图9：TPS22970的负载电阻为10Ω，负载电容为0.1μF时的上升时刻（左）和下降时刻（右）与温度的联系。（图片来历：德州仪器）
定论
MOSFET自身能够供给一个简略的解决计划来翻开和封闭DC，以最大极限地下降功耗，完成多个负载的排序以及操控电源时序。可是，集成了MOSFET，驱动器，摆率操控和各种形式的毛病维护的负载开关一般是更好的挑选，因为它能够在单个小尺度器材中供给所有这些额定功用。
负载开关供给一系列来自多个供货商的功用参数和额定值，能够很好地习惯运用优先级和可用部件。
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