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标题: 发一款自己设计的“USB-电池”供电切换电路 [打印本页]
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-6 21:39
标题: 发一款自己设计的“USB-电池”供电切换电路
最近自己在业余时间设计一款小型的实验电源，采用单节锂电池供电，通过USB充电。于是，在经过了几轮设计、模拟、测试以后，选择了下面这款设计。

电路图，采用 P-MOSFET 作为开关管：
[attach]274341[/attach]

模拟电路图（图中的方块就是 P-MOSFET，OrCAD PSPICE 实在是绘图乏力）：
[attach]274342[/attach]
模拟结果（绿色的曲线就是输出端的电压）：
[attach]274343[/attach]

实验效果（实测效果与模拟结果完全吻合，可以放心使用）：
[attach]274344[/attach]
作者: chaplin1999    时间: 2015-6-6 21:49
小型的实验电源,什么参数，输出可调的吗？还是固定几组常用的
作者: carryonli    时间: 2015-6-6 22:03
只用二极管隔离也行吧。
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-6 22:05
chaplin1999 发表于 2015-6-6 21:49
小型的实验电源,什么参数，输出可调的吗？还是固定几组常用的

参数目前是这样的：
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-6 22:06
carryonli 发表于 2015-6-6 22:03
只用二极管隔离也行吧。

锂电池用到 3.7v，输出还要保证 3v，再加二极管怕不稳定。
作者: online9930    时间: 2015-6-6 23:57
比较省元件
作者: Dragontan    时间: 2015-6-7 00:51
很好的设计呀，感谢分享
作者: carryonli    时间: 2015-6-7 10:07
jonyzhu 发表于 2015-6-6 22:06
锂电池用到 3.7v，输出还要保证 3v，再加二极管怕不稳定。

IN5819压降只要200mv，电池电压到3.5V输出也有3.3.V啊。
作者: fengyunyu    时间: 2015-6-7 10:47
接入USB，供电的同时给电池充电么？
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-7 11:36
fengyunyu 发表于 2015-6-7 10:47
接入USB，供电的同时给电池充电么？

是的，USB 供电同时给电池充电。
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-7 11:41
carryonli 发表于 2015-6-7 10:07
IN5819压降只要200mv，电池电压到3.5V输出也有3.3.V啊。

锂电池放电极限电压到 2.7v，当然我们不可能用到那个地步，不过，比 3.7v 低的时候也还是可以继续放电的，因此留出余量，此其一；以后说不定什么情况就会用到这样的超低压降开关（实测是 10mv 以下）呢，此其二；老是用二极管，不整点儿“高级”的，自己水平不能提高，此其三。
作者: Zwiic    时间: 2015-6-7 13:36
我有个手持设备也用的这个电路。用锂电池，供电的同时给电池充电。
作者: carryonli    时间: 2015-6-7 15:06
jonyzhu 发表于 2015-6-7 11:41
锂电池放电极限电压到 2.7v，当然我们不可能用到那个地步，不过，比 3.7v 低的时候也还是可以继续放电的 ...

有个性自己玩吧。
作者: zqf441775525    时间: 2015-6-7 20:49
确定pmos管没有画反？？？
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-7 22:30
zqf441775525 发表于 2015-6-7 20:49
确定pmos管没有画反？？？

当然没有画反
作者: qianniao29    时间: 2015-6-8 12:23
学习了，比较简洁
作者: Eric_Xue    时间: 2015-6-8 13:38
巧了，前天在看单节锂电池充电IC LN2054的规格书，刚好看到这样的电路。
没批量用过，也不知道能在量产的产品中用不？
作者: clesun    时间: 2015-6-8 14:17
本帖最后由 clesun 于 2015-6-8 14:18 编辑
jonyzhu 发表于 2015-6-7 22:30
当然没有画反


好吧，你再好好看看PMOS，照你这么弄，还不如两个二极管就搞定了，不用这么费事
作者: xurenhui    时间: 2015-6-8 14:23
请问一下，楼主你这个电路是怎么工作的？
作者: AE007    时间: 2015-6-8 15:43
阿 你设计的 貌似我也在用！  
作者: lusson    时间: 2015-6-8 15:51
楼主，BQ24073之类的充电IC自带路径管理。。
作者: Excellence    时间: 2015-6-8 15:53
作者: dsew027    时间: 2015-6-8 15:54
没看懂USB怎么给BAT充电？
作者: dsew027    时间: 2015-6-8 15:57
加上锂电池充电电路就很清晰了
作者: lovemini    时间: 2015-6-8 16:14
谢谢，低成本的电池切换电路。以后可能用到
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-8 19:49
cocalli 发表于 2015-6-8 14:38
使用一个移动电源IC，全搞定了

请问有什么好用的移动电源 IC 推荐吗？
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-8 19:54
lusson 发表于 2015-6-8 15:51
楼主，BQ24073之类的充电IC自带路径管理。。

谢谢！我看了一下BQ24073，就是这个意思 ，顺着 TI 的网站，又发现了几款类似的 IC，接下来可以研究研究。
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-8 19:57
Eric_Xue 发表于 2015-6-8 13:38
巧了，前天在看单节锂电池充电IC LN2054的规格书，刚好看到这样的电路。
没批量用过，也不知道能在量产的产 ...

这款电路在 TP4056 的说明书里面也出现过，我当时没理睬，因为它的应用场景和我的不一样（没想到最后自己设计出来和他们的一样 ）：


刚开始的设计，其实非常复杂：
[attach]274646[/attach]
[attach]274647[/attach]
而且效果也不好，不如现在这种简洁实用。
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-8 19:58
本帖最后由 jonyzhu 于 2015-6-8 20:01 编辑
cocalli 发表于 2015-6-8 19:57
www.tpwic.com  自己看看


好，谢谢！
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-8 20:00
xurenhui 发表于 2015-6-8 14:23
请问一下，楼主你这个电路是怎么工作的？

作者: sanjue    时间: 2015-6-8 21:20
这个电路没办法给两路电压一样的电源做切换吧
作者: pcr386    时间: 2015-6-8 21:26
分享的精神可贵，谢谢。
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-8 21:27
sanjue 发表于 2015-6-8 21:20
这个电路没办法给两路电压一样的电源做切换吧

对的，两路一样电压就变成前面 TP4056 手册里面的输入切换电路了。因此，这个电路只用于 USB-单节锂电池。
作者: 香橙批    时间: 2015-6-9 08:53
这种电路只能用于小电流范围吧，如果大于1A的话，MOS管和5819的压降会增大不少
作者: Eric_Xue    时间: 2015-6-9 08:59
jonyzhu 发表于 2015-6-8 19:57
这款电路在 TP4056 的说明书里面也出现过，我当时没理睬，因为它的应用场景和我的不一样（没想到最后自己 ...

佩服LZ的钻研和实践的精神。
作者: Shaopus    时间: 2015-6-14 11:08
感谢分享，非常不错。
作者: 恋芜    时间: 2015-6-16 00:17
感谢分享，受教了
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-20 23:33
被 TPS54331 给坑了，等我以后再细说。
[attach]276330[/attach]
作者: guanglv2008    时间: 2015-6-21 07:42
学习了 ～～～支持一下
作者: guanglv2008    时间: 2015-6-21 07:43
通过体二极管供电时  最大能走多大电流啊
作者: weiwei4    时间: 2015-6-21 08:26
这方法不错
作者: MDC012170    时间: 2015-6-21 08:26
mos管是没有画反的，画反了就出问题了！
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-21 17:44
本帖最后由 jonyzhu 于 2015-6-21 17:45 编辑
guanglv2008 发表于 2015-6-21 07:43
通过体二极管供电时  最大能走多大电流啊


MOS 管的体二极管是用来防止USB向电池灌电的，正常工作的时候是不走电流的。
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-21 17:46
MDC012170 发表于 2015-6-21 08:26
mos管是没有画反的，画反了就出问题了！

作者: skyxjh    时间: 2015-6-21 23:00
体二极管是给MOS管导通提供初始偏压用的，MOS管导通后电流都通过MOS管了，流过体二极管的电流可以忽略不计。
作者: guanglv2008    时间: 2015-6-21 23:49
请教一下    没有接usb的时候  只有电池   这时候电池是通过体二极管给外面供电的吗
作者: wpy    时间: 2015-6-22 02:35
不理解USB如何给电池充电
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-23 22:35
wpy 发表于 2015-6-22 02:35
不理解USB如何给电池充电

不是用 USB 给电池充电，充电电路没有画出来。当 USB 接入的时候，USB 代替电池给电路供电，而电池则接入充电电路进行充电。
作者: jonyzhu    时间: 2015-6-23 22:36
guanglv2008 发表于 2015-6-21 23:49
请教一下    没有接usb的时候  只有电池   这时候电池是通过体二极管给外面供电的吗 ...

不是，体二极管是防止 USB 给电池倒灌电流的；不接 USB 的时候，MOS 管是导通的，因此电池电流主要通过 MOS 管而非体二极管给电路供电。
作者: jymt    时间: 2015-6-23 22:58
zqf441775525 发表于 2015-6-7 20:49
确定pmos管没有画反？？？

+10010.
怎么感觉DS反一下才正常呢？
作者: 蓝蓝的恋    时间: 2015-6-24 10:13
看了好几遍，先记下来~
作者: linbin250    时间: 2015-7-3 09:02
这个电路简单，下次做设计尝试一下：）
作者: qq396422180    时间: 2015-7-29 16:56
这个电池通过mos管可以提供多大的电流啊？另外mos管本身在最大电流时的亚监视多少啊？
作者: miaoguoqiang    时间: 2015-7-29 17:33
看了几遍  也是觉得PMOS画反了
作者: yangwc    时间: 2015-7-29 17:48
如果USB电源上有滤波电容（通常情况下肯定会有），或者USB电源的输出端本身就有电容，当USB电源停止供电或者外部电源掉电但仍然与本电路保持连接，那么MOS管的导通时间会拉长，电容越大，导通时间越久。此时可能会出现USB与BAT均无法给Vout供电的现象。
作者: yangwc    时间: 2015-7-29 18:01
MOS管画反了。S极要接电池，D极输出。P-MOS导通条件是G极电压比S极电压低。你这个电路能工作估计是因为Vout端有个1uF电容，导致撤掉Vusb时，G比S电压低。你把1uF电容去掉，看这个电路还能正常工作不？
作者: jonyzhu    时间: 2015-7-31 23:07
miaoguoqiang 发表于 2015-7-29 17:33
看了几遍  也是觉得PMOS画反了

相信我，没有反；模拟和实际电路都可用。
作者: jonyzhu    时间: 2015-7-31 23:07
yangwc 发表于 2015-7-29 18:01
MOS管画反了。S极要接电池，D极输出。P-MOS导通条件是G极电压比S极电压低。你这个电路能工作估计是因为Vout ...

相信我，没有反；模拟和实际电路都可用。
作者: miaoguoqiang    时间: 2015-8-1 10:16
jonyzhu 发表于 2015-7-31 23:07
相信我，没有反；模拟和实际电路都可用。

从原理上说不通。求科普
作者: yick    时间: 2015-8-1 12:54
不错，或许以后我用的上
作者: linghu2    时间: 2015-8-1 14:16
我觉得楼主精神值得称赞,不过有点麻烦,

直接USB->充电IC->锂电池->供电电路就可以了
作者: maplewang    时间: 2015-8-2 01:01
不错，如果四节干电池如何搞？要稳压
作者: andy93762    时间: 2015-8-14 09:14
看了好多遍，我也觉得楼主的电路图有问题，PMOS绝对画反了。。。
把G和S换一下是否正常？
你的电路图能工作正常是因为PMOS里面有一个二极管在。
作者: pter    时间: 2015-8-14 09:40
[attach]284010[/attach]
这种电路结构已经用在很多消费类电子产品上。


工作原理

        没有USB输入时，PMOS G极低电位，MOS饱和导通(MOS管是双向导通)，电池电压输出至负载端。
        有USB输入时，PMOS G极高电位，MOS管截止，负载由USB 5V经过二极管供电。

很多人说MOS管放反了，其实也确实是防反了，通常理解为MOS导通时，电流方向是源极到漏极，实际上PMOS导通后沟道没有方向性，可以S to D也可以D to S。

        那么既然没有方向性为什么要反着放呢？

        这是为了避免USB 5V 电压经过PMOS内部寄生二极管直接对电池充电。
[attach]284012[/attach]

也有人说，直接用个二极管替代，当然可以，只是二极管压降比较大，需要消耗较多能量，用PMOS可以避免此问题。
作者: linghu2    时间: 2015-8-14 09:41
电池充电IC在哪里?没有这东西LZ就自己玩吧
作者: jonyzhu    时间: 2015-8-14 19:41
pter 发表于 2015-8-14 09:40
这种电路结构已经用在很多消费类电子产品上。

【握手】：）
作者: jamesdeep    时间: 2015-8-15 12:57
为什么图片全部看不到
作者: andy93762    时间: 2015-9-14 09:27
楼主，如果你的电路BAT电压比USB的电压高的话，电路就不正常了吧？
作者: qwert1213131    时间: 2015-11-12 15:03
miaoguoqiang 发表于 2015-8-1 10:16
从原理上说不通。求科普

http://www.amobbs.com/thread-5538679-1-1.html
可以看帖子里的内容
作者: 孤独飞行    时间: 2015-11-13 17:32
量产的产品中用了很多了，一样原理。
作者: weavr    时间: 2015-11-13 18:12
赞！这个MOS管“反”用的巧妙！
作者: szxszx    时间: 2015-11-13 19:08
标记一下，会用到
作者: alias    时间: 2015-11-13 19:12
说MOS管画反了的应平心静气，细心思考，为何设计者会这样连接，而不是大声说"接反了"。这样做只表明自身学艺不精，模电技术水平不足。
作者: deedeezi    时间: 2015-11-13 21:30
好贴已收藏~
作者: weiwei4    时间: 2016-5-3 11:40
这电路刚好需要，伸手拿走
作者: hanshiruo    时间: 2017-11-20 15:28
我准备用两个5819二极管，不行再用你给出的
作者: kebaojun305    时间: 2017-11-20 15:41
hanshiruo 发表于 2017-11-20 15:28
我准备用两个5819二极管，不行再用你给出的

1N5819的压降 和电流有关  1A的电流 压降大约是0.6V  3A的压降大约在0.9V 。
作者: lzg1987    时间: 2018-1-14 14:36
mark，学通吃透了！！！！！
作者: libc0607    时间: 2018-3-15 12:13
有个板子要用到，学习了，谢谢楼主。。
内部二极管的截止非常巧妙
作者: apple_eat    时间: 2018-3-15 14:35
这个电路作为电源路径选择基本没什么问题.电池供电时,PMOS可以使路径上二极管导致的压降降低.特别需要注意的是二极管反相电流会使G级电压上升导致PMOS导通不完全,所以G级电阻不能太大.
作者: zhenhuajiang    时间: 2018-3-29 15:24
手持设备上可能会用的到，收藏，谢谢；
作者: 惜今    时间: 2018-7-17 09:15
用得到收藏
作者: fromdream    时间: 2018-7-17 14:49
支持下，谢谢分享
作者: rei1984    时间: 2018-7-17 15:02
lz 好样的！！！支持一下。 pmos  就是 学校里教学的产物。   大部分学生都搞不懂pmos的内部结构。 直到我看了清华大学的模电基础，才知道 pmos 反着用，没毛病！  s和d是对等的。  只不过把衬底 和 某个极性相连， 然后相连的那个极性 就是s
作者: begood9981    时间: 2018-10-30 09:02
建议用两个PMOS管，背靠背，这样可以避免体二管带来的问题
作者: zhcj66    时间: 2018-11-6 12:23
想不通 AO3401除了内部二极管,mos在这里起到什么作用? Pmos还能D电流流向S?
作者: wwt    时间: 2018-12-6 22:01
楼主的图没问题的，用了好多年了
作者: HJMB    时间: 2018-12-14 09:09
顶！收藏以后备用！
作者: 粤H广宁    时间: 2019-9-25 17:58
顶一下!感谢分享！
作者: cooltommy    时间: 2019-12-28 17:13
才在找这个电路就看到了经验分享，谢谢大家的讨论
作者: bushiniu    时间: 2020-1-2 10:38
标记下双路电源切换，电池
作者: mzyes    时间: 2020-1-2 13:45
图是正确的，我们手环手表一直这样用，，有些人说要把PMOS反过来，你反过来USB的5V就直接灌进锂电池了，电池就保护了
作者: Mr.D    时间: 2020-1-2 14:14
pter 发表于 2015-8-14 09:40
这种电路结构已经用在很多消费类电子产品上。

解释的很好

曾经也因为PMOS是否放反的问题，跟朋友讨论了很久，关键就是那个体二极管



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