電池/充電器負(fù)載開關(guān)近似理想二極管

描述了兩個(gè)電路。第一種使用由鋰電池充電器IC（MAX8814）的電源就緒（POK）輸出驅(qū)動(dòng)的外部MOSFET，在電池和充電源之間切換負(fù)載，而無需微控制器或系統(tǒng)軟件的干預(yù)。對(duì)于沒有POK輸出的充電器IC（如MAX1507），第二電路使用MOSFET和比較器（MAX920）進(jìn)行相同的開關(guān)。

大多數(shù)可充電電池供電系統(tǒng)包括一個(gè)開關(guān)，用于將負(fù)載連接到電池或充電電源。沒有它，電池電量耗盡的系統(tǒng)在插入時(shí)可能無法立即運(yùn)行。開關(guān)電路還允許系統(tǒng)在電池充電時(shí)使用適配器電源運(yùn)行。

這種電池/適配器電源切換的最簡(jiǎn)單和成本最低的方法是二極管OR連接。負(fù)載通過單獨(dú)的肖特基二極管連接到每個(gè)電源（電池和適配器），因此由更高的電壓（電池或適配器）施加電源。這種方法的缺點(diǎn)是功率損耗（PD= I電池V二極管） 和壓降 （V二極管= 0.350V/0.5A，來自PMEG2010AEH數(shù)據(jù)手冊(cè)），當(dāng)電池為負(fù)載提供服務(wù)時(shí)產(chǎn)生。對(duì)于高壓多節(jié)電池，這種損耗可能并不大，但對(duì)于1節(jié)Li+電池或2-4節(jié)鎳氫電池，阻斷二極管上的功率損耗和二極管壓降的百分比相當(dāng)可觀。

圖1電路在0.5A時(shí)開關(guān)負(fù)載時(shí)壓降僅為45mV，裕量改善了350mV - 45mV = 305mV。與二極管-OR連接（175mW對(duì)22.5mW）相比，節(jié)能為152.5mW。在較低的電流下，壓差甚至更低。例如，在100mA時(shí)，二極管的壓降約為270mV，而圖1電路的壓降僅為10mV。

圖1.該電路將負(fù)載連接到電池電壓或V直流輸入，具體取決于哪個(gè)電壓更高。

圖1電路管理負(fù)載切換，無需微控制器或系統(tǒng)軟件干預(yù)。使用電池和 V 操作時(shí)直流輸入斷開時(shí)，MAX8814的POK（電源就緒）輸出為高電平。此條件通過打開 Q4 和 Q3 連接負(fù)載和電池。節(jié)點(diǎn) 1 通過 R2 偏置到電池電壓，從而保持 Q1 和 Q2 關(guān)斷。當(dāng) V直流輸入連接到直流電源，Q1 和 Q2 保持關(guān)閉，因?yàn)?C1 將節(jié)點(diǎn) 1 提升至 V巴特+ V直流.

當(dāng)V時(shí)，Q1和Q2柵極處的高壓立即產(chǎn)生直流輸入已應(yīng)用。為防止損壞POK輸入端，Q5配置為源極跟隨器（電壓緩沖器）。當(dāng)柵極偏置于電池電壓時(shí)，POK看不到高于電池電壓的電壓。當(dāng)POK變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，電流流過Q5并拉下Q1和Q2的柵極，使它們導(dǎo)通。直流輸入為負(fù)載提供服務(wù)，充電器 IC （U1） 為電池充電。C1和R1提供較短的延遲，允許Q3時(shí)間關(guān)斷，防止未調(diào)節(jié)的電流流向電池。

當(dāng) V直流輸入被移除，POK成為高阻抗節(jié)點(diǎn)，電池電流流過Q3的體二極管。負(fù)載電壓為V巴特， w二極管.由于Q5的柵極偏置在電池電壓下，因此Q5導(dǎo)通，直到POK達(dá)到足以通過打開Q4和Q3為負(fù)載提供服務(wù)的電壓電平。圖2顯示了圖1電路（安裝電池）的響應(yīng)，而V直流輸入應(yīng)用并刪除。

圖2.這些波形說明了圖1電路在負(fù)載從直流電源切換到電池并切換回直流電源時(shí)的行為。（CH1 是負(fù)載兩端的電壓，CH2 是直流電源電壓，CH3 是/POK 輸出，CH4 是電池電流。

修改后的電路（圖3）適用于電池充電IC，如MAX1507，不提供POK輸出。比較器 （U3） 通過比較 V 提供 POK 輸出直流輸入到電池電壓。與圖2一樣，圖4顯示了V時(shí)負(fù)載處的電壓直流輸入應(yīng)用并移除，用于安裝了電池的圖3電路。

圖3.對(duì)于沒有POK輸出的電池充電器IC，該電路的功能與圖1相同。

圖4.這些波形說明了圖3電路在負(fù)載從直流電源切換到電池再切換回直流電源時(shí)的行為。（CH1 是負(fù)載兩端的電壓，CH2 是直流電源電壓，CH3 是/POK 輸出，CH4 是電池電流。

審核編輯：郭婷