用于4G斷電報(bào)警器供電的切換電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)了一個(gè)用于4g斷電報(bào)警器供電的切換電路，

報(bào)警器在市電停止，外部供電切斷時(shí)，

需要通過(guò)3.7v的鋰電池供電，給服務(wù)器上報(bào)事件，由服務(wù)器撥打電話給用戶。

現(xiàn)分享給大家。

最簡(jiǎn)單的切換電路可以由兩個(gè)SS14的二極管搭建，如下圖：

上圖中的D1，D2是肖特基二極管SS14，其正向?qū)妷捍蟾艦?.3V。

當(dāng)用外部電源供電時(shí)，LDO輸出4.3V的電壓，D1導(dǎo)通，D1的負(fù)極電壓為4.0V。

此時(shí)，D2兩端的電壓差達(dá)不到正向?qū)妷旱囊?，D2截止，4g模塊由LDO供電。

當(dāng)沒(méi)有外部電源時(shí)，LDO輸出0V，D2導(dǎo)通，3.7V的鋰電池輸出的電壓經(jīng)過(guò)D2給4g模塊供電。

此時(shí)，D2負(fù)極電壓為2.2V-3.7V。

鋰電池的供電電壓不是一個(gè)恒定值，當(dāng)充滿電時(shí)，其電壓可高達(dá)4.2V。

當(dāng)放電至鋰電池的保護(hù)電壓時(shí)，其電壓僅為2.5V，如下圖電池電壓與電池容量的關(guān)系圖。

電池電壓與電池容量的關(guān)系圖

如上圖，如果以0.5C的速度放電（即2小時(shí)放完電），放完80%的電之后的電壓大概為3.4V。

如果以0.5C的速度放電（即0.5小時(shí)放完電），放完80%的電之后的電壓大概為3.6V。

如果以0.3C的速度放電（即0.3小時(shí)放完電），放完80%的電之后的電壓大概為3.7V。

4g模塊的可靠工作電壓范圍為3.5V-4.3V，加上D2二極管的壓降，只有當(dāng)電池的電壓在3.8V-4.2V之間時(shí)，4g模塊才能可靠工作。

從上圖可以知道，電池僅僅放完10%的電量，4g模塊就不能可靠工作了。

可見(jiàn)二極管D2的壓降對(duì)電池的續(xù)航工作時(shí)間有巨大的影響。

怎么消除這個(gè)影響呢？

我想到了MOS管，MOS管的導(dǎo)通電阻小，壓降小，不會(huì)影響電池的續(xù)航工作時(shí)間。

我對(duì)電路作了如下改進(jìn)：

改進(jìn)后的雙電源切換電路圖

+4.3V為外部供電的電源電壓，+4.0V為給4g模塊供電的電壓。

VBAT+為電池的供電電壓。

Q7為P溝通MOS管，其柵極電壓(G,2腳)低于源級(jí)電壓(S, 3腳)時(shí)，漏極(G, 1腳)與源極(S, 3腳)導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻大概為幾十毫歐。

當(dāng)外接電源輸出電壓時(shí)，標(biāo)號(hào)+4.3V的節(jié)點(diǎn)輸出0V， D4導(dǎo)通，D4負(fù)極為+4.0V，Q7的體二極管截止，其G極電壓高于源級(jí)電壓，Q7截止，由外接電源供電。

當(dāng)外接電源斷電時(shí)，D4截止，Q7的體二極管先導(dǎo)通，使得G極電壓低于S極電壓，PMOS Q7導(dǎo)通。

電池通過(guò)導(dǎo)通的漏極和源極向4g模塊供電。由于PMOS導(dǎo)通電阻僅為幾十毫歐，當(dāng)4g模塊工作電流達(dá)到最大的2A時(shí)，其壓降也僅為幾十毫伏，可以忽略不計(jì)。

經(jīng)過(guò)這樣的改動(dòng)之后，電池放電完80%的容量，電壓為3.5V左右時(shí)，4g模塊還能工作。

大大延長(zhǎng)了電池的續(xù)航時(shí)間。

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