三模鼠标模式 & 供电切换电路设计参考

一. 概述

        在很多内置有锂电池的电子设备中，通常采用这样的供电方式：没有插入 USB 电源时，使用内置锂电池供电；当插入 USB 电源时，切换为由外置USB电源供电，并对锂电池进行充电。而在三模鼠标中不仅需要自动切换外置 USB 供电与内置锂电池供电，还需要考虑到供电网络与模式切换联系：插入 USB 时，USB/BLE/2.4G 模式均由 USB 电源供电；未插入 USB 时，BLE/2.4G 通过内置里电池供电，而 USB 模式下锂电池不供电。实现上述要求实际可通过两个开关分别控制模式与电源切换，但通常在鼠标应用中外部只有一个拨动开关，因此需要设计使用单个拨动开关实现模式&供电一同切换。博主在此基于实际项目分享做此切换设计时踩到的坑，并提供实现模式 & 供电切换电路设计参考。

 二. 原版设计不足之处

        如图 1 所示，三模鼠标原版设计在插入 USB 数据线时使用 USB 供电，即 USB_5V 通过二极管 D1 给 POWER 供电，PMOS Q1 截止；在断开 USB 时，PMOS Q1 导通使用内置电池进行供电，模式切换则通过单刀三掷开关进行切换。在此电路中没有考虑到使用内置电池供电且模式选择 USB 模式时，MOUSE 要做断电处理。因为 USB 供电及通信使用同一条数据线，当未插入数据线，即使模式选择 USB 模式，鼠标也无法使用 USB 功能，如果仍保持着电池供电，将导致电池电量一直在消耗，这是不合理的，因此需要修改电路。

图 1 原版设计模式 & 供电切换电路

三. 参考设计

       对于未插入 USB 数据线，拨动开关选择 USB 模式时不供电的需求，将提供三种电路设计参考：

1. 使用双刀三掷开关及 PMOS 满足需求。如图 2 所示，该开关可两边电路同步接通，2、7 引脚为公共端，VbatOut 为后级电路供电网络，VBAT 为电池供电，PMOS 做 USB 及电池供电切换。
① 当开关拨置最下端位置，8、7 引脚接通，1、2 引脚接通，此时选择模式选择为 USB， VbatOut 悬空，后级电路不供电。
② 当开关拨置中间位置， 6、7 引脚接通，3、2 引脚接通，后级网络 VbatOut 连接 VBAT，BT Mode 引脚拉低，此时选择模式选择为 BT。
③ 当开关拨置最上端位置，5、7 引脚接通，4、2 引脚接通，后级网络 VbatOut 连接 VBAT，2.4G Mode 引脚拉低，此时选择模式选择为 2.4G。

图 2 参考电路一

2. 使用三级管及单刀三掷开关满足需求。如图 3 所示，拨动开关 4 脚为公共端，Vout 为前级电池充电芯片输出，Vin 为后级电路供电网络，NPN 三极管做模式切换作用。

① 当开关拨置 3、4 引脚连接，Vout 悬空，后级电路不供电，Q2、Q3 三极管截止，此时模式选择为 USB。
② 当开关拨置 2、4 引脚连接，电源会通过二极管为后级电路供电，Q2 三极管导通，BT Mode 引脚被下拉，2.4G Mode 仍为高电平，此时可选择 BT 模式。
③ 同理当开关拨置 1、4 引脚连接，电源为后级电路供电，Q3 三极管导通，2.4G Mode 引脚被下拉，BT Mode 仍为高电平，此时可选择 2.4G 模式。
需要注意在此电路中二极管会有压降，不建议 Vout 直接为 4.2V 锂电池网络，应该先将锂电池进行升压再通过二极管（该电路中前级电池供电芯片具有升压功能）。

图 3 参考电路二

3. 使用 PMOS 及单刀三掷开关满足需求。如图 4 所示，拨动开关 3 脚为公共端。未插入 USB 数据线时：
① 当开关拨置 2、3 引脚连接，Q2 PMOS 截止，Q1 导通，后级不供电，此时模式选择为 USB。
② 当开关拨置 1、3 引脚连接，Q2 PMOS 导通，Q1 导通，BLE 模式引脚被上拉，SLE 模式引脚下拉，模式可选择为 BLE。
③ 同理当开关拨置 4、3 引脚连接，Q2、Q1 导通，SLE 模式引脚被上拉，BLE 模式引脚下拉，模式可选择为 SLE。
插入 USB 数据线时则 Q1 截止，USB 通过 D1 二极管供电。

图 4 参考电路三

四. 总结

      以上三种设计均可实现在 USB 模式下断开电池供电，由于原版设计对应模具单刀三掷开关已选型，且为使修改尽量小使用参考电路三，用户在设计电路可按实际需求进行选择。

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