PNP管+PNP管为什么不能作为两路电源切换的主管：工作原理分析与硬件PCB板实测（原创）

最新推荐文章于 2024-06-11 13:33:02 发布

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#单片机 #嵌入式硬件 #硬件工程 #物联网

文章通过实测分析了基于PNP管的双路电源切换电路，发现存在倒灌电流问题，影响电路性能。在不同电源输入条件下，电路表现出不同的工作状态，其中图1(a)能实现切换但有倒灌，图1(b)无法有效切换，而图1(c)因电流倒灌难以切换。解决方案需考虑消除倒灌和稳定工作状态。

PNP管不能作为两路电源切换的主管：会处于倒置工作区和出现倒灌电流（原创）里面进行了仿真，接下来我们进行实测：进行加工PCB设计、加工、焊接、调试，两个PNP管型号为SS8550，实测不易，欢迎探讨，具体实测如下：

基于PNP管+PNP管的双路电源相互控制的切换电路，如图1所示。电路由两个相同参数的PNP管V1~V2、四个电阻R1~R4组成。双路电源切换电路属于对称电路，采用一路电源VCC1去控制另一路电源VCC2通道PNP管V2的基极；另一路电源VCC2控制一路电源VCC1通道PNP管V1的基极。

根据图1（a）电路，进行加工PCB设计、加工、焊接、调试，两个PNP管型号为SS8550，IC=1.5A，具体实测如下：

只有输入端VCC2接3.242V的磷酸铁锂电池，V2EB=0.65V，V2导通，输出端VCC_LOAD=3.242V，但也存在另外一路电流：VCC2→V2管E极→V2管B极→电阻R1→VCC1，VCC1=2.590V，VCC1存在倒灌电流；接上24Ω的负载后，VCC1电压为1.8V，能够驱动一定的负载，VCC1存在倒灌电流。
VCC_LOAD接上24Ω的负载，并串入电流表：输入端VCC2先接3.242V，VCC_LOAD=3.195V，负载电流为45mA；然后输入端VCC1接直流电源4.2V，VCC_LOAD为4.162V，负载电流为70mA。

VCC_LOAD接上24Ω的负载，串入电流表：输入端VCC2改用3.78V的三元锂电池，VCC_LOAD=3.745V，负载电流为50mA；然后输入端VCC1接直流电源，从4.2V开始升压，VCC1=4.3V开始有微弱电流、VCC1=4.4V时输出有较大的变化电流、VCC1=4.5V＞(VCC2+V2EB=3.78V+0.65V=3.43V)电流开始变化比较平稳；断开VCC1或者VCC2，输出为VCC2或VCC1，实现两路电源切换正常，但是存在倒灌电流至VCC2，路径为；VCC1→V1管E极→V1管B极→电阻R2→VCC2。

在图1（a）电路的基础上，删除电阻R1得到如图1（b）所示电路，采用一路电源VCC2去控制另一路电源VCC1通道PNP管V1的基极。在图1（b）进行加工PCB设计，PNP管焊接SS8550三极管，具体实测如下：

只有输入端VCC2接3.242V的磷酸铁锂电池，V2EB=0.65V，V2导通，输出端接上24Ω的负载后，VCC_LOAD=3.172V，负载电流为36mA，这里V1管处于倒置状态（三极管C极和E极互换位置，可以工作，放大倍数严重下降），V1B≈VCC2，V1CB≈0V，VCC1为0V，没有倒灌电流流入V1管。
输入端VCC1先接3.242V的磷酸铁锂电池，输出端接上24Ω的负载后，VCC_LOAD=2.579V，负载电流为28mA，这是因为V2管的基极为0V（处于倒置状态），V2管导通，V2管的发射极电流流入到V1管的基极，导致V1管导通不彻底（非饱和导通），VCC2=2.579V，倒灌电流流入VCC2电源；然后VCC2再接上3.78V，VCC_LOAD=3.678V，负载电流为55mA，这种电路无法实现两路电源切换。

在图1（b）电路的基础上，进一步删除电阻R2得到如图1（c）所示电路，两路电源VCC1和电源VCC2相互之间互不控制：PNP管焊接SS8550三极管，由于VCC_LOAD电压存在的情况下，V1管或V2管存在倒置状态，容易造成电流倒灌，难于实现两路电源切换。

综上述：图1（a）两路电源压差大于VEB，即|VCC1-VCC2|＞VEB，且分压电阻阻值满足R4＞＞R1（让基极获得几乎全部VCC1电压，控制另外一路的基极），实现两路电源切换正常，但会存在倒灌电流至另外一路电源；反之会处于不稳定状态；图1（b）电路无法实现两路电源切换：只能一路电源优先使用，另外一路非饱和导通；图1（c）：V1管或V2管存在倒置状态，容易造成电流倒灌，难于实现两路电源切换。