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设计主电源和备用电源之间的FET-OR电路开关

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:757

  图1为一具有“二极管或”功能的电路,用于主电源和备用电源之间必须自动切换的场合,包括电池供电存储器电源和任 何带墙上适配器连接的电池供电设备。

  例如,电池供电的静态随机存取存储器(sram)电路(非易失性存储器模块)至少需要两个电源:sram存储器(vin1)用高电流活动通道,以及一个供主电源缺失时保存存储器内容的低电流备用电源(vin2)。

  通常的二极管或连接会给两个通道都带来问题(见图2)。在vin1通道,二极管电压降会造成供电电源超出容限:3.3v 10%,即最小2.97 v,所以典型二极管压降(0.6v)使vin1超出10%限值。对低压电源供电的存储器ic容限问题更严重。

  在备用端(vin2),希望电压降最小,以最大限度延长备用电源(不管是电池、超级电容还是其他电压源)的使用寿命,虽然0.6v的压降约为锂离子电池全充电(4.1v) 输出的15%。

  肖特基二极管将正向压降降低了0.3~0.5v,在一定程度上使情况有改善,但用fet代替二极管将压降降低到0.1v。要制作一低正向压降"fet或"电源,需要在图1所示的每个功率通道各加一fet,这些fet受电源序列发生器(u1)控制。

  可以在vin1通道使用一fdc633n晶体管(飞兆公司产品),在vin2通道使用一fdn304p,将vin1和vin2上的损失降低到50mv以下。q1的选择要考虑其电流处理能力和低导通电阻。q2的选择考虑其低栅极-源极电压(低至1.8v,等效两个枯竭的各0.9v aa电池)和低导通电阻。

  两个fet均反向安装以使其本身二极管反偏压,这可避免从一个电源切换到另一电源时的过电流,使转换平缓。

  u1用作墙上适配器的电源感测器和去抖动电路,使用一可编程延迟(对典型固定的200ms延迟使用max6819)监控vin1,确保墙上电源稳定或高于u1断开电压后电池电源才关闭。

  如果没有d1,注意vin2可能在u1超时延迟期间被vin1(小于q1本身二极管压降)反向驱动。为避免此问题,在初级电源(vin1)加电时d1使q2关断。

  u1的内部电荷泵产生栅极输出,完全提高q1并加偏压使q2截止,该栅极输出约为vcc2 + 5.5v。加入r3以快速驱动栅极信号至地电平,当vin1移除时加速q2导通。r3应尽可能大,这是因为加载栅极输出会阻止负载电流的增加,降低栅极驱动能力。(为正确操作,本电路假设vin2幅度小于vin1幅度)。



  图1为一具有“二极管或”功能的电路,用于主电源和备用电源之间必须自动切换的场合,包括电池供电存储器电源和任 何带墙上适配器连接的电池供电设备。

  例如,电池供电的静态随机存取存储器(sram)电路(非易失性存储器模块)至少需要两个电源:sram存储器(vin1)用高电流活动通道,以及一个供主电源缺失时保存存储器内容的低电流备用电源(vin2)。

  通常的二极管或连接会给两个通道都带来问题(见图2)。在vin1通道,二极管电压降会造成供电电源超出容限:3.3v 10%,即最小2.97 v,所以典型二极管压降(0.6v)使vin1超出10%限值。对低压电源供电的存储器ic容限问题更严重。

  在备用端(vin2),希望电压降最小,以最大限度延长备用电源(不管是电池、超级电容还是其他电压源)的使用寿命,虽然0.6v的压降约为锂离子电池全充电(4.1v) 输出的15%。

  肖特基二极管将正向压降降低了0.3~0.5v,在一定程度上使情况有改善,但用fet代替二极管将压降降低到0.1v。要制作一低正向压降"fet或"电源,需要在图1所示的每个功率通道各加一fet,这些fet受电源序列发生器(u1)控制。

  可以在vin1通道使用一fdc633n晶体管(飞兆公司产品),在vin2通道使用一fdn304p,将vin1和vin2上的损失降低到50mv以下。q1的选择要考虑其电流处理能力和低导通电阻。q2的选择考虑其低栅极-源极电压(低至1.8v,等效两个枯竭的各0.9v aa电池)和低导通电阻。

  两个fet均反向安装以使其本身二极管反偏压,这可避免从一个电源切换到另一电源时的过电流,使转换平缓。

  u1用作墙上适配器的电源感测器和去抖动电路,使用一可编程延迟(对典型固定的200ms延迟使用max6819)监控vin1,确保墙上电源稳定或高于u1断开电压后电池电源才关闭。

  如果没有d1,注意vin2可能在u1超时延迟期间被vin1(小于q1本身二极管压降)反向驱动。为避免此问题,在初级电源(vin1)加电时d1使q2关断。

  u1的内部电荷泵产生栅极输出,完全提高q1并加偏压使q2截止,该栅极输出约为vcc2 + 5.5v。加入r3以快速驱动栅极信号至地电平,当vin1移除时加速q2导通。r3应尽可能大,这是因为加载栅极输出会阻止负载电流的增加,降低栅极驱动能力。(为正确操作,本电路假设vin2幅度小于vin1幅度)。



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