请问如何切换内外部5V供电

RT,当外部USB电源插入时,如何通过低电平关闭内部由电池供电的Buck稳压器并切换到USB供电?

我不成熟的想法是,外部供电接入时通过NPN三极管产生低电平输入到稳压器的使能端口并且驱动PMOS导通VUSB和5V供电网络。不知道可不可行。各位有更好的方案吗?

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如果PMOS驱动所需压差太大,能否改成增加一个电荷泵驱动NMOS?

[修改于 4 个月前 - 2021-06-17 18:44:36]

m24h
4个月11天前 修改于 4个月11天前
1楼

提醒一下 按这个电路 可能 会有些问题

假设vbus忽然悬空 mos器件其实源漏是双向 差不多可以互换的 +5v应该有(一定概率 看分布电容 插拔颤抖等情况了)反向灌到vbus 维持npn导通并继续保持反灌

直到稳压电容电荷耗尽 en可能才上升 而en上升到Buck稳定 中间负载会有个失电过程 

而vbus忽然插入 也可能会因为mos导通 遭到反灌 毕竟mos源漏是双向的

这些或许可以用复杂的电路解决 但是Buck启动时间很难忽略 所以还不如串联式稳压框架 就是电池和vbus都通过二极管 通过同一个稳压供电变换电路(应该升压了吧)给负载  

或者vbus给电池充电 电池升压给负载 这就是最常见的应用形式了(话说电池充电反正都得解决吧)

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UICalc作者
4个月10天前 修改于 4个月10天前
2楼
引用m24h发表于1楼的内容
提醒一下 按这个电路 可能 会有些问题假设vbus忽然悬空 mos器件其实源漏是双向 差不多可以互换...

拔出USB瞬间掉电问题之前考虑到了,挺麻烦的。可能可以用两个反方向放置的NMOS来避免反灌。拔出瞬间就隔离VUSB和+5V,同时启动Buck,期间靠着+5V上的稳压电容防止掉电。

使用二极管隔离的方案应该不会考虑。因为压降带来的效率损失在5V左右供电下难以忍受,额外的非隔离Boost/Buckboost也比较麻烦,可能还要用到体积硕大的共模电感或者变压器。

最终电路应该会在不接电池的情况下通过USB调试。

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m24h
4个月10天前
3楼

就5v USB小功率电路 谈效率没意思 用肖特基就0.2v压降

如果后面是用LDO到3.3v 这个不在2极管上浪费也会在LDO上浪费

如果后面是5v数字逻辑电路 按现在大多数数字逻辑器件的能力 容忍少个0.2V很容易 不在2极管上浪费也照样在数字逻辑间浪费 变成热量 总体功耗没有太大区别

何况USB一般又不是电池 想想看提高这么点效率 真有整体上的意义么

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zengsifu
4个月10天前 修改于 4个月10天前
4楼

Screenshot_20210617_210631.jpg 有现成的模块为什么要自己做电路?现成的模块不但能切换,连充电和升压的功能都集成了。

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UICalc作者
4个月10天前
5楼
引用zengsifu发表于4楼的内容
有现成的模块为什么要自己做电路?现成的模块不但能切换,连充电和升压的功能都集成了。

VBAT是动力锂电池,不考虑集成充电功能。

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UICalc作者
4个月10天前
6楼
引用m24h发表于3楼的内容
就5v USB小功率电路 谈效率没意思 用肖特基就0.2v压降如果后面是用LDO到3.3v 这个不在...

有道理,降压3.3V本来想用的是另一个buck,考虑到调试时候的成本还是用LDO吧。已经把外设全改成3.3V的了。。

(buck变换器是芯片上集成的,芯片具体是干什么的暂时保密,很有意思的东西 sticker

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月下孤狼
4个月9天前
7楼

如果是具备USB和电池的设备,比如手机或者一些允许USB供电的可充电的手电筒一类的东西,默认的方法USB的5V是和电池的管理芯片连接的,也就是根据电池有没有电这种管理芯片自动决策是否应该给电池充电,同时这种管理芯片也具备一个5V输出管脚以便给主板供电,这个管脚可以在无外部充电情况把来自电池的电压自动升压或者降压为系统供电,也可以实现在有外部5V的情况下直通(这种状态下,会判断电池有没有电,如果电池没电就会给电池充电,电池有电那么就是直接断开电池链接)。楼主应该硬件开发经验还不够丰富,多做几个产品慢慢就清楚了,而且有锂电池的设备要过很多认证,这些电路你自己设计一些分立电路没有经过几十万以上的量直接出到用户手里,着火燃烧爆炸那都很容易赔的倾家荡产的。


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如果想驱动一个NMOS,不在乎尺寸的话最廉价的方法是用MC34063一类的白菜价升压芯片给NMOS栅极提供十几伏的上拉电压,对于5V的系统来说这个电压足够高可以完全开启NMOS。使用电荷泵是现代的方法,不过用分立搭电荷泵成本比34063高。


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其实作为混KC的,对GDT这个东西肯定不陌生,使用贴片共模电感作为GDT,尺寸很小也很便宜,GDT输出用4148一类廉价开关二极管整流输入到NMOS栅极。至于GDT的输入,你的系统里面肯定有各种时钟源,稍微用一个缓冲器(可以用分立搭)驱动下就能驱动GDT了。

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虎哥
4个月9天前
8楼

为啥要切换,不论USB供电还是电池,都接在母线上就行了,靠充电芯片限制充电电流。

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UICalc作者
4个月9天前
9楼
引用虎哥发表于8楼的内容
为啥要切换,不论USB供电还是电池,都接在母线上就行了,靠充电芯片限制充电电流。

其实整个系统并没有充放电管理的设计,因此没有添加充放电管理IC。

要区分USB电压和内部Buck获得的5V主要是为了防止两者轻微的不平衡导致反灌。

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UICalc作者
4个月9天前
10楼
引用月下孤狼发表于7楼的内容
如果是具备USB和电池的设备,比如手机或者一些允许USB供电的可充电的手电筒一类的东西,默认的方法U...

整个系统的电源是动力锂电池,充电和放电用的是不同的接口。

似乎很难有合适的充放电管理IC能支持几十到100A的放电电流。

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xljxlj
4个月9天前
11楼

这个电路应该符合你的要求,如果en反应够快的话可以接到mos的信号上面,如果反应不够快的话也只能一直开着,毕竟也不知道啥时候会断电

XXXXXXXXXXXXXXXXXXX/zhqsoft/ji-yu-CN302de-zhu-fu-dian-yuan-q

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表慌张
4个月3天前
12楼
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amo
3个月29天前
13楼

有现成的芯片。关键词是“ORing 控制器”


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