移動(dòng)產(chǎn)品應用中電源管理半導體技術(shù)的發(fā)展趨勢：今天的負載開(kāi)關(guān)

電源保護

負載開(kāi)關(guān)可用于各種不同應用，包括 USB 或存儲卡的接口保護，以及應用負載和電池或輔助電源接口的連接。正因為應用的多樣性，保護應用設備免受電壓和電流突發(fā)性變化所造成的損害成為一個(gè)重要問(wèn)題。我們已經(jīng)討論了壓擺率功能，可控制浪涌電流，盡可能減小電流尖刺和總線(xiàn)電壓暫降，那么，又該如何在低壓工作狀態(tài)保護應用設備呢？目前先進(jìn)的負載開(kāi)關(guān)可提供欠壓鎖定 (UVLO) 功能，當電壓過(guò)低時(shí)，這種功能可斷開(kāi)接口。欠壓鎖定的工作原理十分簡(jiǎn)單，就是在輸入電壓降至鎖定閾值以下時(shí)，關(guān)斷開(kāi)關(guān)。

另一個(gè)重要的保護問(wèn)題是有關(guān)突發(fā)電流的處理。簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)很少考慮電流的方向，但隨著(zhù)移動(dòng)平臺上的插入附件逐漸增多，在非預定/失控電流可能流經(jīng)錯誤的方向，從而對元件造成損害時(shí)，提供保護功能就變得至關(guān)重要。在這種情形下，比較先進(jìn)的負載開(kāi)關(guān)越來(lái)越多地整合“反向電流阻斷”功能，可以保護輸入源免受輸出端返流電流的損壞。在功能上，這類(lèi)似于在電源路徑上放置一個(gè)二極管，但不必犧牲效率。這在標準 USB 電源設計中相當重要，并可在有反向電流流經(jīng)的情況下保護 USB主機。

系統保護

移動(dòng)解決方案應用的融合在繼續增加，而且不僅是對電源電路產(chǎn)生影響。若用戶(hù)連接了一個(gè)不兼容的附件，設計工程師如何能夠防止似乎無(wú)窮無(wú)盡的潛在危險呢？前面描述了可利用反向電流阻斷功能來(lái)解決電流方向的問(wèn)題，但仍存在簡(jiǎn)單過(guò)流情況的潛在問(wèn)題。最新的負載開(kāi)關(guān)通過(guò)增加模擬控制器來(lái)解決這一問(wèn)題，并整合了過(guò)流保護 (OCP) 功能，可把電流限制在某個(gè)預定值上。由于把保護職責轉移到電源連接上，這里事件發(fā)生迅速，而保護電路可以更快地進(jìn)行響應，從而能夠避免過(guò)流尖刺引起的元件損害，最終提高系統設計的穩健性。這種解決方案還可減少軟硬件設計工作量，釋放應用處理器負荷。

除過(guò)流保護功能之外，還有另外兩種功能常用于在故障行為和恢復方法中提供靈活性。根據過(guò)流故障的原因，以及所需的響應，當檢測到故障時(shí)，可能需要立即判斷是硬故障還是嚴重的連接問(wèn)題。這提供了最大限度的保護，同時(shí)還確保中斷服務(wù)。第一個(gè)功能是屏蔽時(shí)間，其定義了關(guān)斷之前的延遲時(shí)間。這一功能讓系統能夠忽略關(guān)斷之前的限流故障條件，從而提高系統的故障容限。它還可以實(shí)現故障自我修正和恢復，無(wú)需中斷服務(wù)。當然，也許最好的是永遠保持在限流模式下，不必糾錯和命令關(guān)斷。

一旦故障發(fā)生，設計工程師有兩個(gè)選擇來(lái)設置恢復方法。自動(dòng)重啟功能將重新初始化，并在預先設定的某一時(shí)間段之后閉合開(kāi)關(guān)。這種功能可以通過(guò)讓開(kāi)關(guān)斷開(kāi)來(lái)確保最大限度的保護，而且由于無(wú)需用戶(hù)重啟，因此盡可能地減少系統中斷。如果沒(méi)有自動(dòng)重啟功能，用戶(hù)可能需要重新開(kāi)機以清除故障。

自簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)開(kāi)始，負載開(kāi)關(guān)經(jīng)歷了很長(cháng)的發(fā)展路程，現在它不僅能夠提供關(guān)鍵的功能，還為消費電子設計工程師帶來(lái)許多改進(jìn)措施。隨著(zhù)額外保護功能的增加，這也正是集成化的特征，我們現在看到一種趨勢，即負載開(kāi)關(guān)不僅提供功能，還可提供反饋至應用處理器的相關(guān)信息。

功能性的下一步發(fā)展→提供信息

至此，我們已經(jīng)討論了負載開(kāi)關(guān)從簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)到日趨復雜的功能集成級別的發(fā)展歷程。下一個(gè)趨勢很可能是提供信息。雖然負載開(kāi)關(guān)不能告訴應用控制器事件發(fā)生的原因，但卻可以提供有關(guān)事件發(fā)生內容的信息。

盡管這還只是初始階段，現在的負載開(kāi)關(guān)能夠提供有助于決策制定的信息，例如，若負載開(kāi)關(guān)通知應用處理器，因過(guò)流故障已關(guān)斷，而應用控制器知道這個(gè)負載開(kāi)關(guān)連接到 USB 端口，那么，應用處理器就可以推斷有一個(gè)不兼容的器件被連接。知道了這一點(diǎn)，控制器就可以選擇適當的替代算法來(lái)執行，或者是請求用戶(hù)干預。雖然并沒(méi)有提供大量信息，但已有可能把客戶(hù)的不滿(mǎn)減至最少，改善總體體驗，同時(shí)完成主要的保護作用。

除了故障信息之外，還有可能提供輸入電壓的評測信息。如果存在輸入電壓，就表示有器件連接。了解到這一點(diǎn)，而且若一切看起來(lái)均正常，該信息可用于觸發(fā)其它事件。這一信息可讓?xiě)锰幚砥鞲玫亓私庹诎l(fā)生什么，并能夠進(jìn)行適當的響應。

結語(yǔ)

本文回顧了負載開(kāi)關(guān)的主要發(fā)展歷史，并介紹了其在功能方面的最新成果。有一點(diǎn)至關(guān)重要，而這里并沒(méi)有討論到的是：我們必須認識到，包括硅技術(shù)和先進(jìn)封裝開(kāi)發(fā)的支持技術(shù)是實(shí)現這些趨勢和功能性水平的關(guān)鍵使能因素。在任何情況下，對于豐富的新型消費電子產(chǎn)品及其附件，負載開(kāi)關(guān)顯然起著(zhù)重要的電路保護作用。