什么是负载开关

　　负载开关是一种用于控制电路中负载(如灯泡、电机等)通断的电子器件。它具有快速、可靠和安全的特性，广泛应用于各种电子设备和系统中。本文将介绍负载开关的定义、工作原理、分类和常见应用，并探讨其在电路控制和能源管理中的重要作用。

　　负载开关是节省空间的集成式电源开关。这些开关可用来“断开”耗电量大的子系统(当处于待机模式时)，或用于负载点控制以方便电源排序。智能手机得到普及之后，人们创建了负载开关;由于手机添加了更多的功能，因此它们需要更高密度的电路板，这样空间就变得不足了。集成式负载开关可解决这个问题：将电路板空间归还给设计人员，同时集成更多的功能。

　　负载开关是一种用于切换电路中负载通断的电子器件。它可以通过控制输入信号来实现负载的开启或关闭。负载开关能够提供稳定的通断功能，并且具有较低的导通电阻和较高的绝缘性能。

　　负载开关的应用

　　负载开关在各种电子设备和系统中起着重要作用。以下是几个常见的应用场景：

　　1 照明控制

　　负载开关被广泛应用于照明系统中，如家庭照明、商业建筑和街道照明等。通过使用负载开关，可以实现对灯光的精确控制，包括开关、调光和定时等功能，提高能源利用效率和舒适度。

　　2 家电控制

　　负载开关在家电控制中扮演重要角色。它被应用于冰箱、空调、洗衣机、电视等家用电器中，通过控制负载的通断，实现对设备的开关和运行状态的控制，提供便利和节能的功能。

　　3 工业自动化

　　在工业自动化领域，负载开关广泛应用于生产线和机械设备控制中。它可以实现对电机、气缸、传送带等负载的精确控制，协调各个设备的运行和协作，提高生产效率和质量。

　　4 能源管理

　　负载开关在能源管理系统中起到重要作用。通过对负载的精确控制和调整，可以实现对能源的合理分配和优化利用，降低能耗成本，提高能源利用效率，减少对环境的影响。

　　5 电子通信

　　负载开关被广泛应用于电子通信系统中，如手机、路由器和交换机等。它可以实现对通信模块的开关和控制，确保通信信号的稳定传输，提高通信质量和可靠性。

　　6 汽车电子

　　在汽车电子系统中，负载开关扮演重要角色。它被应用于车灯控制、电动窗户、空调系统、发动机控制等方面，通过对负载的精确控制，实现车辆功能的正常运行和驾驶安全。

　　负载开关的主要应用

　　1.手机无线反充路径和OTG

　　2.手表手环上各种Sensor

　　3.笔记本电脑

　　(1)USB-C充电通路

　　(2)DCIN 充电通路

　　(3)USB Type-A 接口对外供电通路

　　负载开关的工作原理

　　负载开关基于晶体管或继电器等元件构成。它通常由一个输入端、一个输出端和一个控制端组成。工作时，当控制端接收到足够的控制信号时，负载开关会使输出端与输入端连通，从而使负载得以开启;反之，当控制信号不满足条件时，负载开关会使输出端与输入端断开，实现负载的关闭。

　　负载开关主要指标

　　1.输入电压范围：负载开关能支持的工作电压范围;

　　2.最大连续导通电流;

　　3.导通电阻：VIN到VOUT测到的电阻，与VIN/VOUT压差和功耗有关;

　　4.静态功耗：与应用有关;

　　9.关断漏电流：降低待机功耗

　　5.限流值

　　6.反向保护

　　7.OTP

　　负载开关的分类

　　根据负载开关的不同特性和应用场景，可以将其分为多个分类。以下是几种常见的负载开关分类：

　　1 基于晶体管的负载开关

　　基于晶体管的负载开关是最常见的一种类型。它利用晶体管的导通和截止状态来控制负载的通断。基于晶体管的负载开关具有高速、低功耗和小尺寸等优点，被广泛应用于各种电子设备和系统中。

　　2 基于继电器的负载开关

　　基于继电器的负载开关使用电磁继电器作为控制元件。当输入信号满足要求时，电磁继电器会吸合，使负载通电;当输入信号不满足条件时，电磁继电器释放，实现负载的断电。基于继电器的负载开关具有较高的负载能力和可靠性，适用于较大功率的负载控制。

　　3 数字式负载开关

　　数字式负载开关采用数字控制技术，通过微处理器或FPGA等芯片实现对负载的精确控制。它具有灵活性高、功能强大和可编程性等特点。数字式负载开关常用于自动化系统、通信设备和工业控制中。

　　4 模拟式负载开关

　　模拟式负载开关采用模拟电路设计，通过控制电压或电流的变化来实现负载的通断。它广泛应用于音频设备、功率放大器和测试仪器等领域，能够提供较高的精度和稳定性。

　　为什么需要负载开关及负载开关的保护功能

　　1.电源配置

　　一个电源对多个子系统供电，灵活控制每个子系统。在每个子系统电源轨上串一个负载开关，就可以实现对每个负载的单独控制;

　　2.上电时序控制

　　某些系统有严格的上电时序要求(如处理器)。通过GPIO或I2C，使用负载开关能提供简单的解决方案;

　　3.减小漏电流

　　一个大的系统，某些子系统只在特定模式下工作。不需要工作的时候，可以通过负载开关切断电源轨，减小漏电流，降低待机功耗;

　　4.ON使能引脚迟滞

　　逻辑开启电压和逻辑关断电压有一个差值。这个差值可以有效防止GPIO接口的噪声导致误操作，提高系统鲁棒性;

　　5.低压锁存

　　输入电压低于某个國值后，切断电源轨;

　　6.过温保护

　　芯片内部温度超过某个阙值，关断开关。温度降低到某个國值后，芯片从新启动;

　　7.浪涌电流控制

　　启动有大的负载电容的子系统，可能导致电源下陷，影响其他子系统工作，负载开关集成软启动功能可以解决这个问题。部分负载开关还可以根据应用需要，设定输出启动时间和浪涌电流。

　　8.限流

　　限制负载从电源抽取的最大电流，避免负载电流过大，使主系统瘫痪。限流后，负载电流值恒定。

　　9.反向保护

　　当VOUT电压大于VIN电压时可以阻止电流从输出端流向输入端。对于多电源复用的系统，这是很有用的。实现反向保护的方法可以是，检测VOUT和VIN的压差，当压差大于设定闯值后，关断开关管，可能还需要关断体二极管。

　　10.过压保护

　　负荷开关和断路器有什么区别

　　负荷开关和断路器都是用来闭合和切断电路的电器，但是它们在电路中所起的作用不同。其中断路器可以切断负荷电流和断路电流，负荷开关只可切断负荷电流，短路电流 是由熔断器来切断的

　　1、负荷开关是可以带负荷分断的，有自灭弧功能，但它的开断容量很小很有限。

　　2.断路器的开断容量可以在制造过程中做的很高。主要是依靠加电流互感器配合二次设备来保护。可具有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。

　　负荷开关只能够在额定的负荷电流内进行操作，而且不带有任何保护系统与措施;而断路器不仅仅可以在额定的负荷电流内工作，同时还可以在开断事故电流当中工作，对电路能够起到保护作用，线路短路时，能够快速切断电流。

　　负荷电源开关只能在额定值的负荷电流内来操作，并且不含有一切保护系统和对策;而隔离开关不仅还可以在额定值的负荷电流内工作，同时也可以在开断安全事故电流之中工作，对电源电路可以起到保护功效，电路短路时，能够迅速断开电流。

　　负载开关只能在没有任何保护系统和措施的情况下在额定负载电流中操作;断路器不仅可以在额定负载电流中工作，还可以在开关事故电流中工作，可以保护电路。当线路短路时，电流可以快速切断。

　　断路器可以带负载开关吗?

　　因为断路器具有安全可靠的灭弧装置和快速通断能力，所以它可以带负载开关

　　主要是负荷开关不具备断开短路电流的能力，但是能安全的切合负载电流和一定的过载电流。

　　可在功率不大或者不太重要的场合，可以用负荷开关代替价格昂贵的断路器，以此来降低配电装置的成本。

　　负载开关基本电路?

　　功率MOSFET是一种具有良好开关特性的器件：导通时其导通电阻RDS(ON)很小;在关断时其漏电流IDSS很小。另外，它的耐压范围很宽，从几十V到几百V，漏极电源范围宽，从几A到几十A，所以非常适合作负载开关。N沟道MOSFET可以组成最简单的负载开关，如图1所示。负载接在电源与漏极之间(负载可以是直流电动机、散热风扇、大功率LED、白炽灯泡或螺管线圈等)。在其栅极上加一个逻辑高电平，则N-MOSFET导通，负载得电;在其栅极加一个逻辑低电平，则N-MOSFET关断，负载失电。用MOSFET组成的负载开关从可以看出，负载开关接是在电源与负载之间，用逻辑电平来控制通、断，使负载得电或失电的功率器件。由于开关在负载的下边，一般称为低端负载开关。如果负载是一个要求接地的电路(如功率放大电路、发射电路或接收电路等)，则低端负载开关不能用，要采用高端负载开关。高端负载开关主要由P沟道MOSFET组成，如图2所示。

　　2(a)是由一个P-MOSFET与一个反相器组成的，

　　2(b)是由一个P-MOSFET与一个N-MOSFET组成的。开关在负载的上面，称高端负载开关。高端负载开关(a)来说明其工作原理。在反相器输入端输入逻辑高电平时，其输出端为低电平，反相器的输出端与P-MOSFET的栅极连接，则使-VGS≈VIN，P-MOSFET导通，负载得电;若反相器输入端输入逻辑低电平，反相器输出高电平，则使其-VGS≈0V，P-MOSFET关断，负载失电。一般在输入端往往接一下拉电阻，其目的是使负载开关在无控制信号输入时处于可靠的关断状态。(b)的工作原理与图2(a)相同，读者可自行分析。负载开关接负载电路如果在负载开关与负载之间接了一个大容量电容，如图3所示。当这电容的等效串联电阻非常小时，在负载开关导通的瞬间，有较大的瞬态电流(冲击电流，如图3右图所示)流过开关管。为减小冲击电流，在负载开关中增加了C1及R2，如图4所示。当负载开关在导通后的瞬间，输入电压经P管后加在C1及R2上(Q1的导通电阻略而不计)，其电压主要降在R2上，减小了-VGS，减小ID电流，即减小冲击电流。C1≤1000pF，R1=10～47kΩ，R2=1～4.7kΩ。负载开关基本电路负载开关的基本电路。由于电路十分简单，可以由分立元件组成，但目前有现成的集成电路，使应用更方便，占PCB面积也更小。负载开关的发展从负载开关基本电路来看，其特点是结构简单，缺点是缺少过