引言：電源開關提供從電源或地到負載的電氣連接，通過多個電源軌降低功率損耗，并保護子系統免受損壞。它還提供了增強的器件保護，浪涌電流保護，最小化占據PCB的面積。本節主要簡述展示電源開關組合中的不同拓撲，并提供選擇正確保護方案的建議。

1.器件總覽

有幾種具有不同功能的電源開關拓撲，可以應對不同的應用場景。負載開關通過提供安全可靠的電源分配，建立電源開關的基礎。通常使用負載開關的應用包括配電、電源排序、浪涌電流控制和減少泄漏電流。集成電源復用器件類似于負載開關，但允許多個輸入源，其內部電子開關用于選擇在兩個或多個輸入電源路徑之間轉換到單個輸出，同時也提供輸入電源保護。

電子保險絲eFuse和熱插拔控制器提供額外的輸入電源路徑保護功能，如電流監測、限流、欠壓和過壓保護，以及過熱關斷。這使得這些器件非常適合用于熱插拔和瞬態場景，避免損壞系統器件，這些保護器件有助于降低系統維護成本，并使系統的正常運行時間最大化，如圖2-1是幾類器件的功能概覽，實際功能由所選的具體器件型號決定。

圖2-1：各類器件基本性能一覽

2.使用路徑

如圖2-2所示是幾類保護器件的使用場景和環節所在。

圖2-2：典型的電源開關用例場景

3.負載開關

圖2-3是集成FET負載開關，用來打開和關閉電源軌道的電子開關，當內部場效應晶體管打開時，電流從輸入流到輸出，并將電源傳遞后級電路。當器件啟用時，可以通過調節外部CT引腳上的電容來控制輸出電壓Vout的上升時間。當器件被禁用時，通過快速輸出放電QOD（quick output discharge）來控制Vout的下降時間。當器件關閉時，QOD將輸出拉到GND，防止輸出浮動或進入未確定狀態。

圖2-3：負載開關簡圖

負載開關的一些常見功能包括省電模式、電源排序和浪涌電流控制。在尋求最小化電流損耗和最大化功率效率的應用要求中，節能非常重要，通過斷開供應負載或子系統的電源，最小化非工作狀態（休眠/待機）負載產生的功率。在需要按特定的順序打開和關閉個別電壓軌的應用中，通過配置CT和QOD引腳，可以調整上升和斷電時間。浪涌電流控制功能保護負載附近包含大型電容器的系統，當開始對系統上電時，給這些電容器充電可能會導致超過標稱負載電流的較大的涌入電流。如果不處理，這可能導致電壓軌由于跌落而不滿足設定輸出，導致系統宕機。負載開關可以通過CT引腳調節電源軌的上升時間來減輕浪涌電流，從而不需要電壓下降或外部調節器就可以實現線性斜率輸出。

特性功能：可調上升時間，可調QOD，占據PCB面積小，具有可控上升時間的自我保護功能，最低的導通電阻，PGOOD指示，快速開啟時間（≤65us），過熱關斷。

4.電源多路復用

圖2-4是集成FET電源復用器件，它允許系統在不同的電源之間無縫轉換，如果主電源出現故障，電源多路復用允許系統切換到備用電源，比如電池，以維持系統繼續運行。電源復用還可以為在兩個不同電壓下運行的子系統提供兩個不同電壓電平之間的切換。在這種情況下，為了防止反向電流從Vout流入Vin通道，反向電流保護（RCP）功能阻止電流回流流過體二極管。電源多路復用也包含可調的電流限制，如果電流超過了開關設定的閾值，該開關就會給輸出通道限流，防止電流超過限制。此外如果電流限制使器件達到較高的溫度，熱關閉激活關閉開關，直到它能夠在安全的條件下再次運行。與負載開關類似，電源MUX開關也包含浪涌電流控制，以防止大的瞬態電流事件。

圖2-4：電源MUX簡圖

電源MUX器件一般可以通過三種方式在不同的電源軌之間切換：手動、自動或兩者兼有。使用外部GPIO進行手動切換，當想在電源軌道之間切換時，切換啟用引腳，輸出由另一個電源軌供電。當主電源發生故障或被斷開時，就會發生自動切換。當器件檢測到電壓降時，它會自動切換到備用電源軌。有一些電源MUX解決方案，它們提供較大的靈活性，可用于自動配置，并由手動控制信號進行控制，此方法可以具有默認（自動）優先級，但如果需要，也可以被外部MCU優先控制。

特性功能：自動優先級或手動切換，可調電流限制，快速輸出切換。

5.eFuse

圖2-5電子保險絲是集成FET的電源保護開關，在故障事件時提供電壓和電流保護，這些事件包括短路、過流、過載、過壓、欠壓和過溫。在類似短路的瞬態事件中，通過eFuse的電流增加得非常快，設定電流閾值后，eFuse能夠實現快速跳閘，在不到200ns的時間內關斷電流，避免電源和負載受到短路損壞。如果在輸入Vin上發生過電壓事件，eFuse會監測內部FET的電壓，然后鉗位輸出電壓，直到輸入低于過電壓閾值。eFuse還具有內置超溫保護，如果結溫超過150°C（典型），可關閉FET。在溫度下降后，eFuse要么保持關閉（鎖存關閉）或嘗試重新啟動（自動恢復），eFuse提供了許多類似負載開關的附加功能，包括可調浪涌電流控制和反向電流保護。

圖2-5：eFuse簡圖

另外需要注意從主干電源到輔助電源（例如大容量電容）的電流，此項可視為是有一個較大的容性負載，當設備插入或從帶電電源中取出時，在給電容的初始充電過程中可能會出現非常大的電流尖峰，eFuse或熱插拔控制器可確保設備安全插入和退出。與熱插拔控制器不同，eFuse包含一個集成FET，尺寸較小，這使得eFuse可以用于諸如電源多路復用之類的應用中。通過使用兩個eFuse，每個eFuse可以控制電源軌，同時為其各自的電源提供反向電流保護。

特性功能：過壓和欠壓鉗位，使用FLT引腳實現QOD，可調電流限制，最低的導通電阻，精確的負載監測，可調的瞬態故障管理，背靠背FET，狀態監測，過熱關斷，內部反向電流阻斷，反向極性保護，功率限制、過壓切斷或電壓鉗位。