双电源自动切换电路

日常电器中，双电源自动切换的例子随处可见如：交流适配器和USB供电的电源切换、电池供电和USB供电的自动切换。

这些电路都遵守一个共同原则：优先选择电压高者。

 

其实最开始这个电路是在 锂电充电电路上发现的，数据手册非常贴心的给出了双电源自动切换的参考应用，简单易实现。

电路：

 

 

电路实际现象：

• 只插入交流适配器，电路会自动切换为交流适配器供电。
• 只插入USB-5V电源，电路会自动切换为USB供电。
• 同时将交流适配器和USB-5V电源接入电路，由于交流适配器的输出电压一般为 5.5V以上，比USB电源的5V略高，电路会自动切换为交流适配器供电。

 

电路原理：

电路由 1个P-MOS（如AO3401）、1个二极管（推荐用肖特基，压降小）、1个适当阻值的下拉电阻 组成。

假设USB电源电压为5.0V，交流适配器的电压为5.5V，比USB的略高。

• 当交流适配器的 5.5V单独接入时，二极管导通，电路自动切换为交流适配器供电，此时用电端电压为 5.5 - 0.3 = 5.2V。
• 当USB-5V单独接入时，P-MOS的DS寄生二极管首先导通，S极电压为 5 - 0.7 = 4.3V，而此时的G极被下拉电阻拉低为0V，故 Vgs = 0 - 4.3 = -4.3V。-4.3V < P-MOS的GS最低导通门限电压，于是 P-MOS导通，之后用电端电压为 5 - I*Ron。由于MOS的导通电压都比较低，约几十mΩ，且一般电路电流都不会超过2A，故P-MOS的导通压降几乎可以不计。可以非常高效的将5V输出至用电端。
• 当交流适配器5.5V与USB-5V同时接入时，肖特基D1导通，此时 P-MOS的G极电压为 5.5V，S极电压为 5.2V，Vgs = 5.5 - 5.2 = 0.3V，0.3V > P-MOS的GS最低导通门限电压，于是 P-MOS关断。电路便自动切换为由输入电压较高的交流适配器供电。

 

同理此方法同样适用于 电池输入与USB电源的自动切换。将USB电源连接在电路输入侧的上面，4.2V锂电连接在电路输入侧的下面，电路会优先选择电压高者。