电源自动切换电路

美男子玩编程

近期接到个项目，要求锂电池作为备用电源，外接开关电源常供电，这样的系统供电方式，有点像UPS。
锂电池8.4V作为备用电池，外接开关电源客户希望是12V，但是我们希望是8.4V，因为我后级电路需要8V左右的电源，这样我就不用再降压了。
经过自己一顿操作，设计了个电路，经过仿真，可以正常切换，自信心满满，经过测试，也就小批量交货了。
电路如下

f5w0nipppoe6408933414.png

P+是锂电池输出接口，满电8.4V
当只有锂电池时，电路导通如下，MOS导通，电池供电

th1gl1nigro6408933514.png

当外接8.4V~+12V时，MOS管截止，外接电源导通

sx5odl1tdzn6408933614.png

外接电源可以接受很宽的供电范围，外接电源可以比电池电压高，也可以比电池电压低。
D2,D3是防止一方向另一方倒灌。
经过仿真，该电路没有任何问题，有疑问的小伙伴可以提出来。
但是后来经过客户反馈，锂电池供电，做高低温时，系统会断电。
我心里咯噔一下，完犊子了。
经过测量分析，怀疑是高低温时，R1太大，三极管IC漏电流增大，导致Q3栅极拉低，Q1截止。
但是如果减小R1，也有顾虑，锂电池耗电太快，电池作为备用电，充满8.4V后，降至8.1V会自动充电，自动充电的阈值，芯片不一样，这个值也不同，经常给电池重放电，很容易坏。
后来没办法，只能改方案，网上找了一大圈，首先看中的就是这个电路
接下来的内容部分出自网络
开始电路大接龙

qvir1sqw43d6408933715.png

电路1
5V电源和电池的场合，使用一个MOS管作为备用电源（电池电源）的开关，这是一个经典电路
这经典的电路已经被许多博主工程师介绍过，我通过查阅大量的文章，发现大都是分享这一个电路，说一下工作流程。这里我必须说明一些容易出错的地方。
注意这里使用的PMOS，方向没有画反，因为需要用到 MOS管的体二极管。电池电压通过体二极管到达 S 级，在没有 VUSB 的时候使得 Vgs
那为什么不将 PMOS 管的 S 对着 VBat， D级对着 Vout 呢？
还是因为体二极管，如果有 VUSB 的时候，通过体二极管，VUSB 电压直接到了电池，这是不允许的。
电路的流程简单介绍一下：
当VUSB有电，PMOS管截止，即便有体二极管电流流过，但是因为VUSB会比 Vbat 电压高，PMOS的Vgs>0 ,所以PMOS体二极管截止，负载由 VUSB 供电；
当VUSB没电，PMOS导通，负载由 VBat 供电；
刚开始还觉得这电路很好，准备直接拿了用了，打了
一版，回来测试发现，外接供电不能低于电池电压，不然可能是电池在放电，谁的电压高用谁的电，看来还不是什么都能直接拿来用的。
既然这样，何不用下面这个电路

450gj0yrtma6408933815.png

电路2
没毛病
我又不差二极管这点压降，这样说来，已经是极简模式了
上面经典电路使用 PMOS ，还特意提到了 PMOS 的方向，但是如果就是想把PMOS反过来，或者设计的时候画反了怎么弥补？
这里就针对上面电路做了一个变种电路：

1zlymhgheo56408933915.png

电路3
这个电路理解起来应该也很简单，原理也就是 Vgs
然后加了一个D2，防止了VUSB给电池充电的可能，这部分的处理有点类似于上面提到的最简单的二极管并联方式，但是会比二极管并联更加可靠。
相对于经典电路，这个电路要接受电池多一个 D2 二极管的压降。
这个电路相对经典电路并没有什么优势，但是我们要理解这个思路，有了这个思路，我们就有更多的可能。同样该电路只能适用于Vbat 小于VUSB的情况。
但是因为因为Vgs导通的阈值一般在-3V左右，所以VUSB比Vbat低一些 的时候，Q1仍处于截止状态，此电路比电路1要更符合我的需求。
根据前面的经典电路，和经典电路变种的设计思路，我们可以再用一个MOS管代D2，可以降低二极管产生的压降，于是电路变成下面这样：

mogafbud25s6408934015.png

电路4
相对于上面的电路来说 VUSB 与 VBat 的 压差就没有那么严格，具体的情况视具体情况而定。下面的逻辑是按照电路设计正常工作情况来说明，当然不是任何电压都适合。
原理上来说还是MOS管，当VUSB有电的时候，Q2，Q1截止，VUSB供电，当VUSB没电的时候，Q2，Q1导通，VBat 供电。
当然或许会有可能Q2会导通，然后Q1截止，然后需要再根据情况详细分析的情况。
但是整体上，相对于经典电路来说 VUSB 与 VBat 的 压差就没有那么严格，在同样的电压下也可以做到切换。
除了上面经典电路思想，发现了一款比较中意的电路：

4kmdoeywhbs6408934115.png

电路5
但是该电路，对应文章评论下面好多说有问题，我也没深究，请自行评估
当 Vin1 和 Vin2 都有电的时候会使用Vin1，只要有 Vin1 ，Q1导通使得 Q2 的 G 极接地，然后Q2也导通，Q3的 G极连接 VIn1，S极基本也是Vin1（比Vin1小一点点，几十mV），所以Q3截止，Vout 来自 Vin1。
经过评估，我觉得电路3更符合我的需求，而且简单。