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　近年來(lái)，很多、纖巧型便攜式電子產(chǎn)品被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3、MP4、PDA、GPS及DVD等。它們不只體積小、重量輕、功用多，并且充電的時(shí)間距離較長(zhǎng)，即產(chǎn)品省電，從而延長(zhǎng)了電池的壽命。

　　為延長(zhǎng)產(chǎn)品充電的時(shí)間距離，設(shè)計(jì)者采用了很多方法：采用單位體積、單位重量的電池容量最大的鋰離子電池或鋰聚合物電池，并且增加了電池的容量；在電路設(shè)計(jì)上采用儉省電能的電路；在元器件選擇上采用高效率的低功耗或微功耗產(chǎn)品或用專(zhuān)用集成電路以減少功率損耗；而最重要的措施是產(chǎn)品在不同的工作狀態(tài)時(shí)，為有用的電路供電，而將暫時(shí)不用的電路斷電，這樣可最大限度地省電，這就是采用負(fù)載管理。

　　電源給各個(gè)電路供電，各個(gè)電路就是電源的\"負(fù)載\"。例如發(fā)射電路及接納電路是電源的負(fù)載，功率放大電路也是電源的負(fù)載。另外，電源的負(fù)載還包括一些器件（如LED）或一些其他產(chǎn)品（如硬盤(pán)、直流電動(dòng)機(jī)等）。多功用的便攜式電子產(chǎn)品有很多功用電路組成，隨著工作電壓的不同，對(duì)電源的請(qǐng)求也不相同，因而有多個(gè)電源。要完成負(fù)載管理并不容易，現(xiàn)代的負(fù)載管理是由微處置器、電源管理IC及負(fù)載開(kāi)關(guān)組成。

　　電源管理IC組成的負(fù)載管理

　　微處置器經(jīng)過(guò)控制電源的工作來(lái)完成負(fù)載管理，如圖1所示，圖1中有N個(gè)電源，每個(gè)電源帶一個(gè)負(fù)載（有N個(gè)負(fù)載）。每一個(gè)電源都有一個(gè)使能端（EN，高電平有效）或關(guān)閉電源控制端（SHDN，低電平有效），微處置器的I/O口與電源的EN端或SHDN端銜接，輸出邏輯電平來(lái)控制電源的開(kāi)通或關(guān)斷，這樣就能夠完成負(fù)載管理。例如，某產(chǎn)品有6個(gè)電源，在某種工作狀態(tài)時(shí)，需求電源1~3開(kāi)通，則負(fù)載1~3得電工作，電源4~6關(guān)斷，負(fù)載4~6失電不工作，只需在電源1~3的EN端加邏輯高電平，在電源4~6的EN端加低電平即可。

　　圖2是TI公司的一種電源管理IC（TPS65021）的功用構(gòu)造表示圖。它由1節(jié)鋰離子電池供電，由微處置器經(jīng)過(guò)I2C與器件接口。TPS65021內(nèi)部有控制功用電路及6個(gè)電源（3個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器，3個(gè)線(xiàn)性穩(wěn)壓器LDO，輸出V1-V6電壓）。它能夠給手機(jī)供電及完成負(fù)載管理。

　　數(shù)碼相機(jī)中有三種電源：系統(tǒng)電源、LCD電源以及白光LED驅(qū)動(dòng)電源（背光照明及閃光燈電源）。系統(tǒng)電源局部由4個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器組成，如圖3所示。它分別給CCD攝像頭、I/F接口電路、CPU的核及伸縮鏡頭的電動(dòng)機(jī)供電，經(jīng)過(guò)微處置器可做負(fù)載管理，微處置器也能夠依據(jù)工作狀態(tài)請(qǐng)求來(lái)控制LCD背光亮度及閃光燈驅(qū)動(dòng)電路。

　　負(fù)載開(kāi)關(guān)IC組成的負(fù)載管理

　　負(fù)載管理也能夠由微處置器與多個(gè)負(fù)載開(kāi)關(guān)組成。負(fù)載開(kāi)關(guān)是一種功率電子開(kāi)關(guān)，其根本工作原理如圖4-a)所示，它由兩個(gè)MOSFET（Q1：P-MOSFET及Q2：N-MOSFET）及一個(gè)電阻R組成。其工作原理是：在ON/OFF端加高電平常，Q2導(dǎo)通；Q2導(dǎo)通時(shí)將Q1的柵極拉到接近地電平，若其IN接電源電壓VIN，則Q1的源極與柵極之間的-VGS≈VIN，則Q1相繼導(dǎo)通，電源電壓可經(jīng)過(guò)負(fù)載開(kāi)關(guān)給負(fù)載供電；若在ON/OFF端加低電平，則Q2截止；Q1的柵極及源極由電阻R銜接，使柵極與源極同電位，即-VGS=0V，Q1截止，電源被切斷，負(fù)載失電。負(fù)載開(kāi)關(guān)的等效電路如4-b）所示。

　　由微處置器及N個(gè)負(fù)載開(kāi)關(guān)及N個(gè)負(fù)載組成的負(fù)載管理構(gòu)造框圖如圖5所示。各個(gè)負(fù)載開(kāi)關(guān)接在電源與負(fù)載之間，其ON/OFF端與微處置器的I/O口銜接。在不同的工作狀態(tài)時(shí)，由微處置器給各個(gè)負(fù)載開(kāi)關(guān)的ON/OFF端輸出邏輯電平；輸入高電平的負(fù)載得電，輸入低電平的負(fù)載失電。采用這種計(jì)劃也能完成負(fù)載管理，主要用于一個(gè)電源帶多個(gè)負(fù)載的產(chǎn)品中。

　　電源管理IC及負(fù)載開(kāi)關(guān)組成的構(gòu)造

　　在實(shí)踐應(yīng)用中，常常由于電路復(fù)雜而采用電源管理IC及多個(gè)負(fù)載開(kāi)關(guān)組成的負(fù)載管理系統(tǒng)，如圖6所示。圖6中有3個(gè)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(gè)負(fù)載開(kāi)關(guān)。電源2、電源3則由電源管理IC來(lái)控制其負(fù)載的通電或失電。

新型負(fù)載開(kāi)關(guān)的特性

　　近年來(lái)，隨著便攜式電子產(chǎn)品的開(kāi)展，各種先進(jìn)的、多功用的（有的公司稱(chēng)它為\"全能的\"或\"智能的\"）負(fù)載開(kāi)關(guān)呈現(xiàn)了。歸結(jié)起來(lái)，這些用于負(fù)載管理的負(fù)載開(kāi)關(guān)具有下述特性：

　　增加維護(hù)功用

　　負(fù)載開(kāi)關(guān)是功率器件，大多數(shù)器件有過(guò)熱關(guān)閉維護(hù)，有的負(fù)載開(kāi)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)定的種類(lèi)，可保證負(fù)載不過(guò)載受損，保證系統(tǒng)平安工作。另外，普通負(fù)載開(kāi)關(guān)都設(shè)有輸入電壓過(guò)低時(shí)，輸出鎖存（UVLO）；有毛病時(shí)給微處置器輸出毛病信號(hào)。

　　進(jìn)步性能

　　進(jìn)步性能包括：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；為避免開(kāi)關(guān)導(dǎo)通霎時(shí)有較大的沖擊電流，設(shè)有軟啟動(dòng)（有的負(fù)載開(kāi)關(guān)有多種啟動(dòng)時(shí)間供用戶(hù)選擇或由用戶(hù)依據(jù)負(fù)載狀況自行設(shè)定）；負(fù)載開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)增加了放電電路，加速關(guān)斷時(shí)間；有負(fù)載開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)避免產(chǎn)生反向電流（由OUT端流向IN端，可將開(kāi)關(guān)管中的二極管去掉）；降低工作電壓以滿(mǎn)足供CPU核的需求，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(mǎn)足不同工作電壓的需求；電流范圍為1~6A，可滿(mǎn)足各種便攜式的需求。

　　封裝尺寸小

　　為滿(mǎn)足便攜式體積小的請(qǐng)求，負(fù)載開(kāi)關(guān)普通采用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(jiǎn)單地引見(jiàn)幾種較典型的負(fù)載開(kāi)關(guān)。

　　典型便攜式負(fù)載開(kāi)關(guān)

　　封裝最小的負(fù)載開(kāi)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。其主要特性為：輸入電壓范圍1.2～5.5V；導(dǎo)通電阻RDS（on），在VIN=5.5V時(shí)為30MΩ，靜態(tài)電流IQ≤1μA；FPF1004內(nèi)部關(guān)斷時(shí)有放電電路，關(guān)斷時(shí)間為10μs；最大連續(xù)開(kāi)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(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，有電壓上升率控制。

　　該負(fù)載開(kāi)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，輸入電容普通為1μF，輸出電容為0.1μF（都采用多層陶瓷電容器）。如在ON端加邏輯高電平常，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通（VIN=1.2V時(shí)，VIH≥0.8V；VIN=2.7~5.5V時(shí)，VIH≥2V）；ON端加邏輯低電平常，開(kāi)關(guān)關(guān)斷（VIN=1.2V時(shí)，VIL≤0.35V；VIN=2.7V~5.5V時(shí)，VIL≤0.8V）。RDS（on）與VIN有關(guān)：VIN=5.5V時(shí)，RDS（on）≤30MΩ；VIN=1.2V時(shí)，RDS（on）≤150MΩ。

　　該器件最大的亮點(diǎn)是在這樣小的封裝時(shí)可連續(xù)供電2A，并且可工作于1.2V低壓，其缺乏之處是尺寸太小，無(wú)法再集成過(guò)熱關(guān)閉等維護(hù)電路。

　　負(fù)載開(kāi)關(guān)FPF2163/4/5系統(tǒng)

　　FPF2163/4/5系列是飛兆公司于2007年7月推出的輸出電流可設(shè)定的多功用負(fù)載開(kāi)關(guān)。該系列主要特性：輸入電壓范圍為1.8~5.5V；可設(shè)定限制電流的范圍為0.15~1.5A；輸入電壓低于閾值電壓時(shí)，輸出鎖存（UVLO）；有過(guò)熱關(guān)閉維護(hù)；開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)耗電小于2μA；靜態(tài)電流小于7.7μA；過(guò)流后輸出限制電流（恒流）的響應(yīng)快：中等的過(guò)流時(shí)響時(shí)間為5μS；短路時(shí)為30nS；發(fā)作欠壓鎖存、過(guò)熱及過(guò)流毛病時(shí)，輸出閉鎖，并有毛病信號(hào)輸出；開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)無(wú)反向電流，2×2mm2微FET-6封裝。