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单节锂电池外部供电自动切换的电路学习

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前言

学习一种广泛应用的锂电池供电自动切换电路
电路存在外部电源时,优先使用外部电源供电,并为电池供电,外部电源切换后自动切换至锂电池充电,这样可以保证有外部电源时,电池是能充得上电的。原理图如下图所示。
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一、原理分析:

①当VBUS处有外部电源输入时

以5V为例。当VBUS=5V,此时D1导通,D2不导通,防止了VOUT处有电流流向VBAT,;而此时由于VBUS同时也将PMOS管Q1的栅极拉高,使得栅极电压与源极电压相差+0.3V,Q1管会截止,,我们看它的数据手册,漏源电压最大30V,允许通过的最大电流是4A,当VGS(th)为+0.3V时,Q1是不导通的,,防止了VOUT处有电流流向VBAT。这样实现了有外部电源VBUS时,外部电源为VOUT供电,同时为VBAT电池充电。
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②当VBUS处无外部电源输入时

,D1不导通,D2导通,栅极电压与源极电压相差-3.4V,Q1此时完全导通,此时电流可以从高速的二极管D2通过,当Q1完全导通后,可以使得VBAT到VOUT的压降变小,此时电流通过MOS为主要路径,实现了VBAT向VOUT供电。
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二、器件选择

1、二极管

①肖特基二极管
图中D1和D2应选择电流足够的肖特基二极管(如1N5819),因为肖特基二极管的压降小,并且开关速率很快,如下图所示,5917和5818也是满足的,压降更小,同时我们可以看到,压降并不是一成不变的跟流过的电流有关,电流越大,压降越大,并且跟温度也有关系。
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2、MOS管

MOS管选择PMOS ,建议VGS(th)小于-3V,因为锂电池电压约为3~3.7V,减去二极管的压降要保证能够导通。
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3、其他

有人就问了PMOS已经有了体二极管了,D2是不是就不用加了,MOS管的体二极管开关速度没有肖特基那么快,Vout电压可能会出现跌落,可能造成系统工作的不稳定
还有就是充电管理芯片要注意散热

总结

参考文档:
https://blog.csdn.net/little_grapes/article/details/120896555

https://blog.csdn.net/chenhuanqiangnihao/article/details/131452138

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