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  • 电子设计(6)电源自动切换电路

    万次阅读 多人点赞 2020-02-08 17:36:30
    此篇博客分享一个电源切换电路,很详细,一看就会。

    写在前面:在这里分享一个双电源切换电路,在电子设计中经常会用到,如果觉得对你有帮助,帮忙点个赞。

    工作原理:

    1. 有BAT1 3.8V,没有VIN_5V时:

    电压从U1的D极经过MOS管的体二极管到达S极,S≈3.6V(假设体二极管压降为0.2V),因为VIN_5V没有,所以G=0V,Ugs=-3.6V,MOS管会导通,MOS管导通后,因为导通压降很小,体二极管会截止,S电压等于3.8V;

    2. 有VIN_5V,没有BAT1 3.8V时:

    U1是截止的,VOUT=VIN_5V-Vdf(Vdf是二极管D1的导通压降),需要注意,R1尽量选择大一点的阻值,VIN_5V通过R1对地会有耗流;

    3. BAT1 3.8V和VIN_5V都有时:

    假设U1体二极管的压降为0.2V,二极管D1的导通压降为0.3V,3.8V经过体二极管,S为3.6V,VIN_5V经过D1,使S极变为4.7V,Ugs>0,MOS管截止,所以最终VOUT=4.7V,也就是VOUT使用的是VIN_5V的电源;

    也就是说,在电池BAT和VIN_5V都有时,会优先使用VIN_5V的电。那我们再想一下,当VIN_5V突然断电时,PMOS的G极会变为0V&#x

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  • (充电器&电池)电源自动切换电路

    万次阅读 热门讨论 2019-06-30 23:12:56
    最近要做一个检测空气污染物的小玩具,设计要求,当插上外部电源时,自动切换到外部电源(+5V)给单片机供电,同时给内置锂电池(+Bat)充电,当断开外部电源时,自动恢复内置锂电池给单片机供电,类似手机充电策略...

    最近要做一个检测空气污染物的小玩具,设计要求,当插上外部电源时,自动切换到外部电源(+5V)给单片机供电,同时给内置锂电池(+Bat)充电,当断开外部电源时,自动恢复内置锂电池给单片机供电,类似手机充电策略。

    下图2使用的XC6204为3.3V输出LDO,输入电压最高支持10V,压差0.1V;VD3为肖特基二极管,压降在0.3-0.5V左右;采用P沟道MOS管控制电池输出。MOS管使用方法如下图1、2所示
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    下图3中,VD4为防止MOS管关闭后,寄生二极管直接导通。
    在这里插入图片描述

    仿真电路如下图4所示

    充电部分采用TP056

    在这里插入图片描述

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  • 日常电器中,电源自动切换的例子随处可见如:交流适配器和USB供电的电源切换、电池供电和USB供电的自动切换。 这些电路都遵守一个共同原则:优先选择电压高者。 其实最开始这个电路是在 锂电充电电路上发现...

    日常电器中,双电源自动切换的例子随处可见如:交流适配器和USB供电的电源切换、电池供电和USB供电的自动切换。

    这些电路一般都遵守一个原则:优先选择电压高者使用

     

    其实最开始这个电路是在 锂电充电电路上发现的,数据手册非常贴心的给出了双电源自动切换的参考应用,简单易实现。

    如果需要电池和USB电源切换,只需将USB电源放在上面,锂电放在下面。反正无论怎么更改,上面的电压始终要高于下面的。

    电路

        

     

    电路实际现象

    • 只插入交流适配器,电路会自动切换为交流适配器供电。
    • 只插入USB-5V电源,电路会自动切换为USB供电。
    • 同时将交流适配器和USB-5V电源接入电路,由于交流适配器的输出电压一般为 5.5V以上,比USB电源的5V略高,电路会自动切换为交流适配器供电。

     

    电路原理

    电路由 1个P-MOS(如AO3401)1个二极管(推荐用肖特基,压降小)1个适当阻值的下拉电阻 组成。

    假设USB电源电压为5.0V,交流适配器的电压为5.5V,比USB的略高。

    • 当交流适配器的 5.5V单独接入时,二极管导通,电路自动切换为交流适配器供电,此时用电端电压为 5.5 - 0.3 = 5.2V。
    • 当USB-5V单独接入时,P-MOS的DS寄生二极管首先导通,S极电压为 5 - 0.7 = 4.3V,而此时的G极被下拉电阻拉低为0V,故 Vgs = 0 - 4.3 = -4.3V。-4.3V < P-MOS的GS最低导通门限电压,于是 P-MOS导通,之后用电端电压为 5 - I*Ron。由于MOS的导通电压都比较低,约几十mΩ,且一般电路电流都不会超过2A,故P-MOS的导通压降几乎可以不计。可以非常高效的将5V输出至用电端。
    • 当交流适配器5.5V与USB-5V同时接入时,肖特基D1导通,此时 P-MOS的G极电压为 5.5V,S极电压为 5.2V,Vgs = 5.5 - 5.2 = 0.3V,0.3V > P-MOS的GS最低导通门限电压,于是 P-MOS关断。电路便自动切换为由输入电压较高的交流适配器供电。

     

    同理此方法同样适用于 电池输入与USB电源的自动切换。将USB电源连接在电路输入侧的上面,4.2V锂电连接在电路输入侧的下面,电路会优先选择电压高者。

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  • 电源自动切换电路

    2020-08-07 09:52:57
    电压从U1的D极经过MOS管的体二极管到达S极,S≈3.6V(假设体二极管压降为0.2V),因为VIN_5V没有,所以G=0V,Ugs=-3.6V,MOS管会导通,MOS管导通后,因为导通压降很小,体二极管会截止,S电压等于3.8V; <2>有...

    工作原理:
    <1>有BAT1 3.8V,没有VIN_5V时:
    电压从U1的D极经过MOS管的体二极管到达S极,S≈3.6V(假设体二极管压降为0.2V),因为VIN_5V没有,所以G=0V,Ugs=-3.6V,MOS管会导通,MOS管导通后,因为导通压降很小,体二极管会截止,S电压等于3.8V;

    <2>有VIN_5V,没有BAT1 3.8V时:
    U1是截止的,VOUT=VIN_5V-Vdf(Vdf是二极管D1的导通压降),需要注意,R1尽量选择大一点的阻值,VIN_5V通过R1对地会有耗流;

    <3>BAT1 3.8V和VIN_5V都有时:
    假设U1体二极管的压降为0.2V,二极管D1的导通压降为0.3V,3.8V经过体二极管,S为3.6V,VIN_5V经过D1,使S极变为4.7V,Ugs>0,MOS管截止,所以最终VOUT=4.7V,也就是VOUT使用的是VIN_5V的电源;

    也就是说,在电池BAT和VIN_5V都有时,会优先使用VIN_5V的电。那我们再想一下,当VIN_5V突然断电时,PMOS的G极会变为0V,Ugs=0-3.6V=-3.6V,MOS管导通,VOUT=3.8V,所以这个电路优点就是VIN_5V断电时,BAT1的电会续上,保证VOUT不掉电。

    此电路需要注意的几个点:
    1、MOS管选择合适的开启电压;
    2、D1的正向导通压降需要考虑;
    3、VOUT后端负载的工作电压确认好,以免造成电压偏大或偏小。

    在这里插入图片描述

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双电压切换