技術分享--雙電源切換方案圖解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-03-14
大部分電子產品都配有鋰電池,在沒有外接電源的時候,使用鋰電池進行供電；當外接電源的時候,使用外部電源供電, 同時對鋰電池充電。因此要求電路必須具備能夠根據是否接有外部電源,而自動選擇相應供電電源的能力。
常見的簡單電源切換電路如圖1所示,但這個電路應用條件是有限制和缺陷的,比如電池電壓VBAT不能大于外部電壓VIN,常見的電池電壓為3.7~4.2V,外部電壓為USB的5V時沒有問題,但是電池電壓為7.2V就不能使用了；
肖特基二極管的壓降雖然已經較小,但是依舊有零點幾伏左右,損失的功耗較多,5V外部電壓進來就只變成4V多了；
外部電壓供電時,會通過P型MOS 管的體二極管給電池進行非正規充電,當然這點可以通過將Q4 MOS管左右翻轉一下解決。
為了解決上述這些缺陷，項目中有時會使用較為復雜的改進電路，如圖 2 所示。
其工作原理簡介如下： 當使用外部電源VIN時,三極管Q7導通,三極管Q6截止,P型MOSFETQ3由于柵極和源極通過電阻R4都接了電池電壓VBAT, 兩者相等,Q3截止,電池電壓VBAT無法達到輸出端VCC；
外部電源VIN接通時,VIN首先通過Q1 MOSFET的寄生二極管到達 輸出端VCC,同時Q2三極管導通,使Q1 MOSFET的柵極拉低到GND為低電平,所以Q1的柵源極電壓小于0且達到導通閾值電平,Q1導通,然后Q1體內的寄生二極管就截止了,外部電源VIN通過Q1達到輸出端VCC。
此時,Q5 MOSFET的柵源極電壓接 近相等,Q5和體二極管均截止,防止了外部電源VIN對電池的非正規充電。
當沒有外部電源VIN時,三極管Q7截止,三極管Q6導通,Q3 MOSFET的柵極電壓為低電平,柵源電壓小于0且達到導通閾值電平,Q3導通,然后通過Q5的寄生二極管達到輸出端VCC,而Q5的柵極此時為低電平,因此柵源電壓也小于0,Q5導通,其寄生二極管截止,電池電壓到達輸出端VCC。
由于電源主通路使用了三個MOSFET,MOSFET在完全導通后其壓降遠遠小于肖特基二極管(只有零點零幾伏),因此其導通損耗很低；
而三個三極管雖然額外增加了一些功率損耗,但是由于三極管工作在完全飽和狀態,在飽和導通壓降一定的條件下,導通電流可以通過電阻值設置的相對較小,因此功耗也不會太高。同時該電路無論電池電壓是否大于外部電源,都可以使 用,通用性相對較為廣泛。
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