主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

时间:2023-09-07作者:佚名

在国外网站看到一个主副电源自动切换的电路,设计非常巧妙。

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

我之前应用的电路:

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

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。

主副电源自动切换电路分析

看下面的电路:

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

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。

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

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Vin2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,PMOS 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。

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

2、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。

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

可见,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Vgs=-3.3V时,Rds(on)为60mΩ。Q1可以选2N7002,仅供参考,实际应用根据不同的情况选择合适的MOSFET。

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

本电路的一大优点就是,整个电路几乎不存在压降(当然电流很大的场合另说),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。

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

 

主副电源自动切换电路分析 MOS管参数详解

MOS管参数详解

对于实际项目应用,主要关注下面几个参数,其他参数可以自己根据需求查看手册。

1、VGS(th)(开启电压)

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