USB外部电源与锂电池切换供电电路设计

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在设计既可以用锂电池供电又可以用外部电源(比如USB)供电的产品时,我们需要把这两种供电方式设计为如下需求:

  • 当使用外部电源供电时,切断内部的锂电池供电;
  • 当拔掉外部电源时,使用内部锂电池供电。

下面是瑞生在设计某款产品时,针对这个需求使用的电路:

图1 USB与锂电池供电切换电路

原理解释:

图1中,VUSB是USB电源或者是外部电源,VBAT是锂电池电源,VCC是电路电源。Q1是PMOS管。

当不使用USB供电时,PMOS管的G极,被R1这个下拉电阻拉成了GND,即低电平,PMOS管导通,VCC电压,就是VBAT锂电池电压提供的。

当使用USB供电时,PMOS管的G极,此时为高电平,PMOS管不导通,即断开了VBAT锂电池的供电,VCC电压,就是VUSB经过二极管D1后的电压。

如果想要在外部USB供电的同时,既可以切断锂电池供电,还可以给锂电池充电,只需要加入锂电池充电电路即可,如图2。

图2 TP4065充电电路

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这篇文章有 7 个评论

    1. 瑞生

      Q1没有反哦。如果把Q1反过来,当USB口插入的时候,USB的电源会通过2个二极管流向锂电池,即给锂电池充电,且没有过压保护,锂电池电压大于4.2V后,就会发生燃烧冒烟爆炸等危险哦。

    2. panfei0212

      那Q1的寄生二极管会不会默认就导通VBat和Vcc?

    3. 瑞生

      是导通的,这里就是巧妙的运用了这个一点。这是一个PMOS管,低电平导通。我们已经把G极接了GND,这里的“低电平导通”,实际上指的是S端的电压至少要比G端大0.7V以上。如果没有这个二极管,S端那端电压是高阻态,无法导通;有了这个寄生二极管以后,S端电压就变成VBAT-0.7V,那S端的电压比G端就肯定大于0.7V了,所以PMOS管导通。导通以后,MOS管自身会把这个二极管短路,寄生二极管就不再起作用了。

    4. panfei0212

      我的意思是,USB接入后,BATT是否能经由这个寄生二极管流入VCC?

    5. panfei0212

      这么理解是否正确,USB接入后VCC 4.3V,就算电池满电4.2V,寄生二极管两端的压差不足以使二极管导通,更别说电量不足时。其实这里去掉R1,把Q1换成二极管也能达到效果。但二极管压降大MOS小,所以用MOS。

    6. 瑞生

      插入USB口,因为压差的关系,二极管是不会导通的。同时,插入USB后,MOS管的G极变成高电平,MOS管是不会导通的哦。

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