一个成熟好用的电池供电切换电路

本文详细介绍了一种智能电源管理系统,该系统支持轻触开关与自锁开关,具备外接电源自动上电、待机常电输出等功能。系统通过双PMOS背靠背连接,防止外接电源倒灌至锂电池,确保电源安全。适用于车载设备、电子产品的电源管理。

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转自:芯片之家公众号 2016-11-20

  • (关注我,你的眼睛会怀孕)

特点:

  • 1、支持轻触开关、自锁开关
  • 2、支持外接电源自动上电(焊接上D17即可实现)
  • 3、支持待机常电输出
  • 4、外接电源、锂电供电自动切换,由于PMOS内续流二极管的存在,切换过程不会出现电压跌落情况。
  • 5、通过双PMOS背靠背连接,防止外接电源倒灌至锂电池

电源标号说明:

  • 1、VCC_5V0 外接电源输入
  • 2、LI_BAT 锂电池
  • 3、VCC_SYS 主电源输出
  • 4、VCC_SB 待机电源输出

控制接口说明:

  • 1、EX_PWR_KEY 开关按键输入,外接轻触开关或自锁开关,低电平有效。
  • 2、PWR_KEY_DET 开关按键检测,给单片机检测开关状态用,主要适用于采用轻触开关。
  • 3、SYS_PWR_HOLD 电源保持,高电平有效,当采用轻触开关,或者系统想自己控制关机时有用

典型应用:

  • 1、电源开关使用轻触开关,通过检测PWR_KEY_DET状态,控制SYS_PWR_HOLD,实现长按xx秒,系统开机,长按xx秒,系统关机。
  • 2、车载设备,D17外接ACC信号,实现汽车点火,设备自动开机,汽车熄火,延时xx时间后,自动关机。
  • 3、使用自锁开关,断开D17,不用PWR_KEY_DET 与 SYS_PWR_HOLD ,实现外接电源与内置电源自动切换,及小自锁开关控制大电流通断。

原理图:

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文章作者:糖醋鱼

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<think>好的,用户需要设计一个24V双电源自动切换电路。首先,我需要理解双电源自动切换的基本原理。通常,这种电路需要检测主电源的状态,当主电源失效时,自动切换到备用电源,确保设备持续供电。根据提供的引用资料,特别是引用[1]、[3]、[4],这类电路常用MOS管或继电器作为切换元件,利用电压比较器或二极管实现自动切换。 接下来,用户提到的是24V系统,可能需要考虑电压转换,比如引用[2]中的24V转12V5V的方案。但用户的问题集中在双电源切换,所以重点应放在切换部分,而不是电压转换。不过,如果备用电源电压不同,可能需要调整,但用户明确要求24V双电源,所以假设两个电源都是24V。 然后,考虑实现方式。根据引用[1][3],MOS管方案效率高,损耗低,适合大电流应用。二极管方案简单但压降较大,可能不适合24V系统,因为压降会影响后续电路。继电器方案有机械触点,寿命较短,但成本低,适合小功率。 需要分析不同方案的优缺点。MOS管需要驱动电路,可能涉及比较器检测主电源电压,如引用[4]中的设计。当主电源正常时,MOS导通;当电压低于阈值,关闭主电源MOS,开启备用电源MOS。同时,要防止两个电源同时导通,需加入反向截止二极管或利用MOS体二极管特性。 接下来,参考引用[3]中的成熟应用电路,可能存在使用P沟道或N沟道MOS管的选择。P沟道通常用于高侧开关,而N沟道需要更高驱动电压,可能增加电路复杂度。需要确保栅极电压正确,以控制MOS管的通断。 此外,需要考虑电源切换的速度,避免在切换过程中出现供电中断。引用[1]提到巧妙的设计,可能涉及快速检测切换机制,比如使用施密特触发器来避免抖动。 最后,综合这些因素,给出一个基于MOS管的切换方案,包含电压检测驱动电路,确保自动无缝切换。同时,可能需要加入滤波电路,防止误触发,如引用[4]中的充电管理策略。</think>### 24V双电源自动切换电路设计方案 #### **1. 核心原理** 双电源自动切换电路需满足以下条件: - 主电源(如外部24V适配器)优先供电 - 主电源失效时自动切换至备用电源(如24V电池) - 避免两电源反向导通或电压反冲 常用实现方式包括**MOS管控制方案****二极管隔离方案**,其中MOS管方案效率更高、损耗更低[^1][^3]。 --- #### **2. 典型电路实现** ##### **方案一:MOS管+电压检测电路** ```text 主电源24V_IN ──┬─[P-MOS管Q1]─┬─输出24V_OUT │ │ ├─电压检测─比较器─┬─控制Q1栅极 备用电源BAT24V─┼─[P-MOS管Q2]─┘ └─反向二极管D1/D2 ``` - **工作流程**: 1. 主电源正常时,比较器输出高电平,Q1导通,Q2关闭 2. 主电源低于阈值(如22V)时,比较器翻转,Q1关闭,Q2导通[^3] - **关键参数**: - MOS管选型:IRF4905(Vds=-55V, Rds(on)=0.02Ω) - 比较器阈值:通过电阻分压设定(如24V→3V基准时,分压比1:7) ##### **方案二:二极管自动切换** ```text 主电源24V_IN───[肖特基二极管D1]─┬─输出24V_OUT 备用电源BAT24V─[肖特基二极管D2]─┘ ``` - **特点**: - 主电源电压高于备用电源时,D1导通,D2截止 - 简单可靠,但有0.3-0.6V压降损耗[^4] --- #### **3. 进阶设计建议** 1. **防反接保护**: - 在主/备电源输入端串联保险丝TVS二极管 - MOS管栅极加稳压管防止过压击穿[^3] 2. **状态指示**: - 通过LED显示当前供电状态(主/备) 3. **储能设计**: - 输出端并联大容量电容(如1000μF)保持切换瞬间电压稳定 --- #### **4. 参考设计对比** | 方案 | 优点 | 缺点 | 适用场景 | |-------------|-----------------------|-----------------------|-------------------| | MOS管方案 | 无压降,支持大电流 | 需要电压检测电路 | 工业设备/高精度系统 | | 二极管方案 | 结构简单,零功耗控制 | 有导通压降,发热明显 | 低功耗应急设备 | ---
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