MOS管应用之外接电源和电池供电的双电源自动切换电路

现在大部分电子产品都配有锂电池，在没有外接电源的时候，使用锂电池进行供电；当外接电源的时候，使用外部电源供电，同时对锂电池充电。因此要求电路必须具备能够根据是否接有外部电源，而自动选择相应供电电源的能力。

常见的简单电源切换电路如图1所示，但这个电路应用条件是有限制和缺陷的，比如电池电压VBAT不能大于外部电压VIN，常见的电池电压为3.7~4.2V，外部电压为USB的5V时没有问题，但是电池电压为7.2V就不能使用了；肖特基二极管的压降虽然已经较小，但是依旧有零点几伏左右，损失的功耗较多，5V外部电压进来就只变成4V多了；外部电压供电时，会通过P型MOS管的体二极管给电池进行非正规充电，当然这点可以通过将Q4 MOS管左右翻转一下解决。

图1

为了解决上述这些缺陷，项目中有时会使用较为复杂的改进电路，如图2所示。其工作原理简介如下：使用外部电源VIN时，三极管Q7导通，三极管Q6截止，P型MOSFET Q3由于栅极和源极通过电阻R4都接了电池电压VBAT，两者相等，Q3截止，电池电压VBAT无法达到输出端VCC；外部电源VIN接通时，VIN首先通过Q1 MOSFET的寄生二极管到达输出端VCC，同时Q2三极管导通，使Q1 MOSFET的栅极拉低到GND为低电平，所以Q1的栅源极电压小于0且达到导通阈值电平，Q1导通，然后Q1体内的寄生二极管就截止了，外部电源VIN通过Q1达到输出端VCC。此时，Q5 MOSFET的栅源极电压接近相等，Q5和体二极管均截止，防止了外部电源VIN对电池的非正规充电。

当没有外部电源VIN时，三极管Q7截止，三极管Q6导通，Q3 MOSFET的栅极电压为低电平，栅源电压小于0且达到导通阈值电平，Q3导通，然后通过Q5的寄生二极管达到输出端VCC，而Q5的栅极此时为低电平，因此栅源电压也小于0，Q5导通，其寄生二极管截止，电池电压到达输出端VCC。

图2

由于电源主通路使用了三个MOSFET，MOSFET在完全导通后其压降远远小于肖特基二极管（只有零点零几伏），因此其导通损耗很低；而三个三极管虽然额外增加了一些功率损耗，但是由于三极管工作在完全饱和状态，在饱和导通压降一定的条件下，导通电流可以通过电阻值设置的相对较小，因此功耗也不会太高。同时该电路无论电池电压是否大于外部电源，都可以使用，通用性相对较为广泛。