電源保護

負載開關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重要問題。我們已經討論了壓擺率功能，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？目前先進的負載開關可提供欠壓鎖定 (UVLO) 功能，當電壓過低時，這種功能可斷開接口。欠壓鎖定的工作原理十分簡單，就是在輸入電壓降至鎖定閾值以下時，關斷開關。

另一個重要的保護問題是有關突發(fā)電流的處理。簡單的開關很少考慮電流的方向，但隨著移動平臺上的插入附件逐漸增多，在非預定/失控電流可能流經錯誤的方向，從而對元件造成損害時，提供保護功能就變得至關重要。在這種情形下，比較先進的負載開關越來越多地整合“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，這類似于在電源路徑上放置一個二極管，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的情況下保護 USB主機。

系統(tǒng)保護

移動解決方案應用的融合在繼續(xù)增加，而且不僅是對電源電路產生影響。若用戶連接了一個不兼容的附件，設計工程師如何能夠防止似乎無窮無盡的潛在危險呢？前面描述了可利用反向電流阻斷功能來解決電流方向的問題，但仍存在簡單過流情況的潛在問題。最新的負載開關通過增加模擬控制器來解決這一問題，并整合了過流保護 (OCP) 功能，可把電流限制在某個預定值上。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行響應，從而能夠避免過流尖刺引起的元件損害，最終提高系統(tǒng)設計的穩(wěn)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。根據過流故障的原因，以及所需的響應，當檢測到故障時，可能需要立即判斷是硬故障還是嚴重的連接問題。這提供了最大限度的保護，同時還確保中斷服務。第一個功能是屏蔽時間，其定義了關斷之前的延遲時間。這一功能讓系統(tǒng)能夠忽略關斷之前的限流故障條件，從而提高系統(tǒng)的故障容限。它還可以實現故障自我修正和恢復，無需中斷服務。當然，也許最好的是永遠保持在限流模式下，不必糾錯和命令關斷。

一旦故障發(fā)生，設計工程師有兩個選擇來設置恢復方法。自動重啟功能將重新初始化，并在預先設定的某一時間段之后閉合開關。這種功能可以通過讓開關斷開來確保最大限度的保護，而且由于無需用戶重啟，因此盡可能地減少系統(tǒng)中斷。如果沒有自動重啟功能，用戶可能需要重新開機以清除故障。

自簡單的開關開始，負載開關經歷了很長的發(fā)展路程，現在它不僅能夠提供關鍵的功能，還為消費電子設計工程師帶來許多改進措施。隨著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，即負載開關不僅提供功能，還可提供反饋至應用處理器的相關信息。

功能性的下一步發(fā)展→提供信息

至此，我們已經討論了負載開關從簡單開關到日趨復雜的功能集成級別的發(fā)展歷程。下一個趨勢很可能是提供信息。雖然負載開關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，現在的負載開關能夠提供有助于決策制定的信息，例如，若負載開關通知應用處理器，因過流故障已關斷，而應用控制器知道這個負載開關連接到 USB 端口，那么，應用處理器就可以推斷有一個不兼容的器件被連接。知道了這一點，控制器就可以選擇適當的替代算法來執(zhí)行，或者是請求用戶干預。雖然并沒有提供大量信息，但已有可能把客戶的不滿減至最少，改善總體體驗，同時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，而且若一切看起來均正常，該信息可用于觸發(fā)其它事件。這一信息可讓應用處理器更好地了解正在發(fā)生什么，并能夠進行適當的響應。

結語

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