通過(guò)在+5V輸入和單節(jié)Li+可充電電池之間切換實(shí)現(xiàn)恒定+5V輸出

作者：Don Corey，技術(shù)團(tuán)隊(duì)主要成員，Maxim Integrated

有些便攜式應(yīng)用需要由外部+5V墻上適配器供電，并且在電池備份模式下要求+5V系統(tǒng)電壓。本設(shè)計(jì)提供了在外部+5V電源和可充電單節(jié)鋰離子(Li+)電池之間進(jìn)行切換的簡(jiǎn)單方法。設(shè)計(jì)將仍然維持應(yīng)用電路的不間斷+5V電源。

需要三種關(guān)鍵的電路功能：

高效率Li+電池充電器
高效率升壓轉(zhuǎn)換器，將電池電壓轉(zhuǎn)換為+5V
低損耗切換電路，在直流主電源和備份Li+電池之間自動(dòng)切換

如圖1所示，U1為高性能電池充電器(MAX8903)，能夠?yàn)閱喂?jié)電池提供高達(dá)2A充電電流。電阻RIDC和RISET分別設(shè)置直流輸入限流值和充電電流設(shè)置點(diǎn)。由于不使用SYS輸出(引腳23和24)，所以充電電流將恒定，不受負(fù)載電流的影響。

Q1和Q2為雙pnp晶體管，采用SC74封裝。這些晶體管與p溝道FET Q4a和Q4b一起，形成理想的低損耗“或”操作二極管。然后將“或”二極管配置的輸出連接至高性能升壓轉(zhuǎn)換器U2 (MAX8815A)。存在+5V輸入電壓時(shí)，U1對(duì)電池充電。相對(duì)于Q4a源極電壓，R2電壓提供負(fù)偏壓，所以Q4a導(dǎo)通。Q2b基極電壓高于Q2a晶體管發(fā)射極電壓。由于足夠大的基極電流通過(guò)R3流向地，所以Q2a關(guān)斷，Q2b導(dǎo)通。此時(shí)，由于Q2b完全導(dǎo)通，Q2b集電極電壓非常接近輸出電壓。由于Q4b柵極和源極引腳之間的電壓差接近于0，所以Q4b也偏置關(guān)斷。當(dāng)+5V電源斷開(kāi)后或低于電池電壓時(shí)，電路工作與以上關(guān)于Q4b、Q1a、Q1b、R4及R1的說(shuō)明完全相同。

U2為高效率升壓轉(zhuǎn)換器，提供超過(guò)1A的持續(xù)電流。由于U2的輸入電壓范圍為3.0V至5V，所以即使輸入為+5V，U2仍然提供高度穩(wěn)壓5V輸出1。

在+5V墻上適配器電源通路上添加升壓轉(zhuǎn)換器既有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。缺點(diǎn)是效率。相對(duì)于簡(jiǎn)單使用FET在墻上適配器電壓和電池升壓后的電壓之間切換相比，升壓轉(zhuǎn)換器的功率損耗更大。然而，在輸出上采用升壓具有一個(gè)很好的優(yōu)勢(shì)：將穩(wěn)定+5V輸出并補(bǔ)償適配器電纜上的IR壓降。此外，在輸出線路上添加MAX8815A可提供短路保護(hù)。

圖1. 本設(shè)計(jì)在外部+5V電源和可充電單節(jié)Li+電池之間切換，提供恒定+5V輸出。

參考
1 關(guān)于MAX8815A輸出的更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)其數(shù)據(jù)資料第4頁(yè)的“OUTPUT VOLTAGE vs. INPUT VOLTAGE”：www.maximintegrated.com/MAX8815A。

About the Author:

Don Corey joined Maxim Integrated in 2006 and is a Principal Member of Technical Staff, Field Applications.He has over 30 years of analog electronic design experience.He got his BSEE from Central New England College.