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非常精妙的主副电源自动切换电路,并且“零”压降,客官你GET到精髓了吗?

2020/11/23
451
阅读需 4 分钟
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今天这篇文章,是在白云机场写的,我都佩服我自己竟然这么勤奋,没办法,后台小伙伴一直催更文章,我只能牺牲掉一切娱乐时间陪你们了。看到这里,如果这篇文章你还不转发朋友圈,那真是不够意思了,感谢大家支持芯片之家,你们的转发点赞就是我的最佳动力!在国外看到一个电路,也是写主副电源自动切换的电路,设计的非常巧妙,刚看到标题时,我就想我不是已经分享过类似文章了么,但是还是点进去看了下。之前的电路:USB 外接电源锂电池自动切换电路设计,你 GET 到精髓了吗?

上面电路设计也挺不错的,如果 VCC 端需要的电压不一定要求等于 VUSB,那么这个电路是可以的,那么问题来了,如果主副输入电压相等,同时要求输出也是同样的电压,不能有太大的压降,怎么设计?上面的电路肯定不能满足了,因为 D1 的压降最小也是 0.3V,我们看下面的电路。

这个电路咋一看复杂很多,其实很简单,巧妙的利用了 MOS 管导通的时候低 Rds 的特性,相比二极管的方式,在成本控制较低的情况下,极大的提高了效率。

本电路实现了,当 Vin1 = 3.3V 时,不管 Vin2 有没有电压,都由 Vin1 通过 Q3 输出电压,当 Vin1 断开的时候,由 Vin 通过 Q2 输出电压。因为选用 MOS 管的 Rds 非常小,产生的压降差不多为数十 mV,所以 Vout 基本等于 Vin。

原理分析

1、如果 Vin1 = 3.3V,NMOS Q1 导通,之后拉低了 PMOS Q3 的栅极,然后 Q1 也开始导通,此时,Q2 的栅极跟源极之间的电压为 Q3 的导通压降,该电压差不多为几十 mV,因此 Q2 关闭,外部电源 Vin2 断开,Vout 由 Vin1 供电,Vout = 3.3V。此时整个电路的静态功耗 I1+I2 = 20uA。

2、现在,Vin1 断开了,Q1 截止,Q2 的栅极有 R1 的下拉,所以 Q2 导通,Q3 的栅极通过 R2 上拉,所以 Q3 也截止,整个电路,Q1 跟 Q3 截止,Vout 由 Vin2 供电,Vout = 3.3V。此时上面电路 I1 跟 I2 的静态功耗不存在。

分析完毕。当存在主电源时,电路的静态功耗为 20uA,否则,几乎为零。所以电池适合在外部电源供电。

MOSFET Q1、Q2 跟 Q3 应该选择具有低压栅极和非常低的导通电阻特性。例如:Q2 = Q3 = PMN50XP ,在 V gs = 3.3V 时 R dsON 为 60mΩ。晶体管 T3 可以是流 2N7002,仅供参考,实际根据不同的情况选择合适的 MOSFET。

本电路的一大优点就是,整个电路几乎不存在压降,当然电流很大的适合另说,巧妙的控制三个 MOS 管的开启与截止,最大效率的实现的主副电源的自动切换。大家还有什么好的建议以及电路,可以留言大家一起交流!

最后,关于电路的学习,希望大家,enjoy!

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