一種基于BQ24161+TPS2419雙電池供電方案

　　1) 當(dāng)主電池給系統(tǒng)供電時(shí)，插入備電，如果備電電壓滿足VBAT2_SYS-VSYS>65mV,那么備電的TPS2419會(huì)打開外部的MOSFET,備電給系統(tǒng)供電，VSYS=VBAT2_SYS-Vdrop2,其中Vdrop2是MOSFET上的導(dǎo)通壓降。對(duì)于主電的通路來(lái)說(shuō)，如果此時(shí)VBAT1_SYS-VSYS滿足關(guān)斷條件，那么主電池通路的MOSFET會(huì)關(guān)斷，由備電給系統(tǒng)供電，關(guān)斷過(guò)程中VSYS電壓保持穩(wěn)定，能夠保證系統(tǒng)供電的可靠性。如果VBAT1_SYS-VSYS不滿足關(guān)斷條件，那么主電的通路的MOSFET仍然導(dǎo)通，此時(shí)主電備電的同時(shí)給系統(tǒng)供電。

　　2) 當(dāng)主電池給系統(tǒng)供電時(shí)，拔出備電，因?yàn)榇藭r(shí)備電通路MOSFET沒(méi)有打開，拔出備電對(duì)VSYS沒(méi)有任何影響，VSYS仍然由主電來(lái)提供。

　　3) 當(dāng)備電給系統(tǒng)供電時(shí)，拔出備電。在拔出備電的過(guò)程中VSYS電壓會(huì)有下降的趨勢(shì)，當(dāng)VSYS電壓跌落到主電通路VBAT1_SYS-VSYS>65mV的導(dǎo)通門檻時(shí)，主電回路的TPS2419會(huì)迅速打開MOSFET,VSYS電流由主電池來(lái)提供，由于TPS2419能夠迅速打開，因此在整個(gè)切換過(guò)程中能夠保證VSYS供電的可靠性。

　　綜合以上幾種條件下分析，表明本文中TPS2419設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的ORing電路在備電突然插入或者拔出的情況下，能夠完全保證系統(tǒng)供電的可靠性。

　　下面先來(lái)分析討論一下主電通路TPS2419電路的設(shè)計(jì)，如圖4所示。

　　TPS2419的A、C引腳電壓檢測(cè)輸入引腳，用來(lái)檢測(cè)外部MOSFET上的壓降，分別連接MOSFET的源極和漏極，分別連接470nF的去耦電容。對(duì)于MOSFET的選擇要考慮電壓等級(jí)、Rdson、尺寸、驅(qū)動(dòng)電壓等級(jí)以及成本等因素。本設(shè)計(jì)中采用CSD16412Q5A型N-MOSFET,其VDS電壓等級(jí)為25V,RDS(on)只有13mΩ。為了最大程度減小對(duì)TPS2419內(nèi)部電源的干擾，BYP引腳需要連接一個(gè)2.2nF的去耦電容。GATE引腳提供外部MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其強(qiáng)健的驅(qū)動(dòng)能力可以使得TPS2419在100-200ns的時(shí)間里迅速的關(guān)斷外部MOSFET,為了防止過(guò)快的電流變化對(duì)電路的影響，需要GATE引腳與MOSFET的柵極之間串聯(lián)一個(gè)10Ω~200Ω的電阻，本設(shè)計(jì)中選取30Ω電阻R13.RSET引腳是用力設(shè)置MOSFET的關(guān)斷門檻，如下式：

　　負(fù)的關(guān)斷門檻可以防止由于總線上噪聲引起的誤關(guān)斷動(dòng)作，但也會(huì)造成大的反向電流;正的關(guān)斷門檻可以防止或減小反向電流，但是對(duì)噪聲的敏感度高，易在輕載時(shí)不斷關(guān)斷、重起。由于本設(shè)計(jì)是針對(duì)電池的應(yīng)用，輸入電源噪聲很小，另外負(fù)載電流不太大，為了盡量防止反向電流引起的電池之間互充，可以設(shè)置關(guān)斷門檻為0mV,因此取

　　EN引腳為TPS2419的使能控制，為了最大限度的減小系統(tǒng)待機(jī)時(shí)候的靜態(tài)電流，當(dāng)系統(tǒng)處于待機(jī)條件下OREN1信號(hào)拉低，TPS2419處于不使能狀態(tài)，靜態(tài)電流可以維持在最小，此時(shí)系統(tǒng)的供電經(jīng)過(guò)肖特基二極管D2來(lái)提供。

　　圖5是備電通路TPS2419電路的設(shè)計(jì)。

　　備電池通路與主電池通路TPS2419電路設(shè)計(jì)基本相同，只是MOSFET管的設(shè)計(jì)稍有區(qū)別。對(duì)于相同部分的電流這里不再贅述，只對(duì)MOSFET部分進(jìn)行分析討論。如果在應(yīng)用中需要關(guān)斷備電池的放電，如果選用單MOSFET的設(shè)計(jì)，當(dāng)OREN2設(shè)置TPS2419處于不使能狀態(tài)時(shí)，如果備電池電壓高于VSYS時(shí)，電流就會(huì)從外部MOSFET的體二極管流向VSYS,從而不能斷開備電的放電，因此這里需要采用對(duì)管的結(jié)構(gòu)，這樣就可以完全切斷備電放電的通路。

　　2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　測(cè)試電路在靜態(tài)負(fù)載以及動(dòng)態(tài)負(fù)載不同負(fù)載條件下，系統(tǒng)供電電壓VSYS的穩(wěn)定性以及VBAT1_SYS與VBAT2_SYS之間是否相互影響：

　　1) 備電不在位，主電提供系統(tǒng)電壓VSYS,VBAT1_SYS>VBAT2_SYS條件下插入備電。過(guò)程中不存在主電、備電切換供電過(guò)程，測(cè)試VSYS電壓的穩(wěn)定性以及備電對(duì)主電通路的影響;

　　2) 備電不在位，主電提供系統(tǒng)電壓VSYS,VBAT1_SYS<=“” p=“”>

　　3) 備電在位，主電提供系統(tǒng)電壓VSYS,VBAT1_SYS>VBAT2_SYS,拔出備電。過(guò)程中不存在主電、備電切換供電過(guò)程，測(cè)試VSYS的穩(wěn)定性以及備電對(duì)主電通路的影響;

　　4) 備電在位，備電提供系統(tǒng)電壓VSYS,VBAT1_SYS<=“” p=“”>

　　下面分為靜態(tài)負(fù)載電流以及動(dòng)態(tài)負(fù)載電流兩種情況，在不同工作條件下測(cè)試系統(tǒng)電壓VSYS的穩(wěn)定性以及VBAT1_SYS與VBAT2_SYS之間是否相互影響，其中：CH1-VSYS,CH2-VBAT1_SYS,CH3-VBAT2_SYS,CH4-ISYS.

　　1) 持續(xù)負(fù)載電流條件下測(cè)試

　　測(cè)試方法：VSYS系統(tǒng)供電端上加恒定3A靜態(tài)電流負(fù)載，在主電、備電供電條件下，測(cè)試備電插入、拔出過(guò)程中VSYS電壓的穩(wěn)定性和穩(wěn)定性。