深圳市丹成电子有限公司 - 集成负载开关Load Switch为何能在多领域替代分立功率MOS开关

最近几年，许多智能穿戴设备、TWS耳机、NB-IOT、SSD等产品中都在大量使用集成负载开关(Load Switch)来替代分立功率MOS作开关，这是因为集成负载开关有分立功率MOS开关无法比拟的优势。下面将对分立功率MOS开关和集成负载开关进行简单的对比。

01 单个PMOS

单个PMOS的电路和开关打开瞬间的波形如下图：当ON被拉低，并且ON与VIN的压差远低于PMOS的VTH时，PMOS将导通。

该电路特点如下：

•单个器件，电路简单成本低

•存在浪涌电流，导致输入电压瞬间拉低

•输入电压最大值取决于MOS的VGS和BVDSS

02 PMOS+NMOS

PMOS+NMOS的电路和开关打开瞬间的波形如下图：当ON拉高时NMOS将导通，使PMOS的栅极被拉低，PMOS将导通。

该电路特点如下：

•输入电压最大值取决于MOS的VGS和BVDSS 

•存在浪涌电流，导致输入电压瞬间拉低 

•存在漏电流，漏电流路径：VIN->电阻->MOS->GND

03 PMOS+NMOS+电容

该电路特点如下：

•浪涌电流得以控制 

•输出电压存在负电压 

•输入电压上电时会存在短暂导通，形成浪涌电流 

•存在漏电流，漏电流路径：VIN->电阻->MOS->GND

04 PMOS+BJT+电容

按照PMOS+NMOS+电容模式进一步改进后的PMOS+BJT+电容结构以及开关打开瞬间波形如下：

该电路特点如下：

•浪涌电流得以减小，但仍存在非线性浪涌电流 

•存在漏电流，漏电流路径：VIN->电阻->BJT->GND

05 集成负载开关 Load Switch**

集成负载开关的电路和开关打开瞬间的波形如下图：负载开关集成度高，应用电路复杂度降低。

该电路特点如下：

•浪涌电流得到控制 

•外围器件少，体积小 

•宽输入电压范围 

•漏电流较小

•可根据需要，容易集成更多保护功能，例如：短路保护、过温保护、输出快速放电控制等

数据对比✦

下面是分别使用集成负载开关与分立功率MOS开关(基于PMOS+BJT+电容结构)的对比数据：

表格展示了集成负载开关的诸多优点，实际上除了以下功能外还有许多其它功能。如果给分立功率MOS开关加入各种功能，那必须增加大量外围电路(将增加BOM、电路板尺寸以及成本)，这显然不是最优方案。

可替代性总结✦

广泛意义上来讲集成负载开关可以替代分立功率MOS开关，使终端产品实现更小体积、更优续航性能，使电路设计结构优化，实现更多功能集成。

在市场方面，MOS开关的较大份额主要被海外大厂占据，因此国产替代空间巨大。并且在实际运用情况中，Load Switch以“小而全”的特点更受到工程师欢迎，已在越来越多的应用领域实现对分立功率MOS开关的替代。