这个电路该怎么设计？点评几位兄弟的电路图，第四个有点意思

硬件笔记本

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大家好，我是王工。
在讲电路之前，我想先说几句。
1、首先感谢大家的评论，朋友圈差不多40来个兄弟在评论区给出意见，有几个群里也在讨论，还有几个兄弟把图发给我，一起琢磨。不管有没有实现功能，这种自我思考的过程是挺有意思的。
2、做硬件电路，真的是要靠积累，没有成千上万个细节是做不好硬件的，所以都说硬件靠经验，不是没有道理的。
* E8 J$ q4 v+ @, e; u( |9 C( N3、本文的总结是好几个兄弟提出来的，希望能够收集大家的意见，看看别人是怎么想的，也希望能从中学到一点东西，一起学习，共同进步。
以下进入正题
3 a. B! J4 }& f需求回顾：客户在使用产品时，需要考虑DC12V和DC5V两种电压，可同时使用，也可单独使用。那么可能出现三种情况：

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" u5 j/ n4 S& E# x
1、只有DC12V输入时，电路正常工作；
2、只有DC5V输入时，电路正常工作；
! q% {# L( V/ F/ g0 b# g1 ~3、当同时输入DC12V和DC5V时，电路正常工作，且5V电压不能影响12V电压源，12V电压也不能影响5V电压源。
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; G, ~% D! M7 n4 _5 c2 e8 w- w' \很多兄弟就会想：这个简单，其实就是防反接，不是二极管就是MOS管，像上图那样最简单。因为客户需求电流比较大（max=8A），所以最好不要串二极管，不然二极管的功耗会很大，也可以选一个功率大些的二极管，但体积肯定很大，受限于功耗和板框大小，所以二极管不考虑。
  p' e  x/ z% U* V! P! O总之，要设计一个最简单的电路，但是要实现功能，用的元件最少，最可靠，这样的产品才有竞争力。
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0 t! w0 W! N' r. K" M6 w% C电路点评：
电路1

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% h! w; |: ^* c+ o# w. ~这位兄弟应该是想通过控制三极管的通断，进而控制PMOS的通断。图中三极管画错了，NPN画成了PNP，且发射极应该连接在GND。
当DC12V输入时，NPN三极管导通，引起PMOS导通，12V输出。因为DC12V输入，所以5V串联的PMOS不通，同时体二极管会阻止12V灌入，5V接口无电压流入。
2 G) w3 V" q1 `当5V输入时，通过PMOS体二极管输出，PMOS本身是无法导通的，所以全部电流流过体二极管，要知道体二极管流过的电流是有限的，这个是有点问题的。
+ F) `1 h& R5 E' O0 }+ z: W当两组电压同时输入时，5V电压串联的PMOS也是无法开通的。
+ Y2 H! O. D1 y0 {+ x& X6 x! _1 y9 C2 |总之，电路看起来简单，但是没有达到想要的效果。
* r; h- p. v* b: z3 v- A电路2

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0 b% s4 y( d/ h! b
当DC12V输入时，顺着二极管直接就输出。且12V连接到PMOS栅极，栅极被拉高，PMOS关断，体二极管会阻止12V灌入，5V接口无电压流入。
$ |/ A  E5 M3 u, K& }& q( t当DC5V输入时，PMOS开通，5V电压输出，由于D1的存在不会倒灌进去DC12V接口。
当两组电压同时输入时，5V电压关断，PMOS的体二极管挡住12V过不来。
6 j: U3 Z. H$ C图中二极管D3，我觉得是多余的，而且会将PMOS的GS电压钳位在0.7V，导致管子无法开通。
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) h0 x5 d  V% ?2 m! k电路3

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6 I/ \2 [: i$ h, ~: R% {乍一看，这个电路感觉有点复杂，用了5个MOS管。三种情况供电，两组电压各自回路上的PMOS都会自动打开，因为栅极直接到地，都会形成倒灌，所以这个功能没有实现。
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电路4
1 O6 A# ~' C! u! i

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- j3 B. g$ r# \8 g+ x1 ]3 |( G这个兄弟设计的电路挺好玩的，巧妙的用了一个6V的稳压二极管，这个二极管的作用很大，给人一种不一样的感觉，很有意思。
当DC12V和5V同时输入时，稳压二极管D9导通，三极管Q4基极就有了电压（＞0.7V），Q4导通，这时三极管Q3的基极电压就会拉低，Q3截止，进而Q1，Q2截止，5V断开，同时体二极管会阻止12V的倒灌。
; M; o& V+ ?) j, J: C+ w简单说，就是两组电压同时输入时，会断开5V，自动选择高端电压DC12V供电。
. t; u. q( ]1 p7 I! E* `但是该电路有一个弊端和一个不确定性。
& D# ^1 W9 Z) G$ |% X弊端：只有5V供电时，12V接口也会有5V电压。
不确定性：当先插上5V后，再插入12V时，12V可能会直接倒灌入5V电压。怎么讲？12V上电后，路径12V→D9→Q4，这个回路会把5V拉低从而使两个MOS截止。如果在截止前12V过来，就会直接倒灌入5V电压源。
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- Q$ ]1 u+ b; ?; w( r' Z电路5
: X2 r* W; L3 ?

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这位兄弟设计的电路，按理说应该可以达到要求，电路简单。

1 o4 }  v+ h, c7 r; }0 O电路6以下这个图就是我设计的，跟上面兄弟的电路差不多。经过上面的分析后，相信大家应该也明白怎么回事了，大家尝试自己分析一下。主要思路就是想达到一个自锁的功能，即：当两路电源同时供电时，关掉其中一路电源，且MOS内部的寄生二极管阻断另一路电源过来（图中阻值可忽略，可调）。我跟一个朋友讨论过这个电路，应该没有什么问题，但是不确认实际使用时会不会出现没有考虑到的地方，如果有疑问，欢迎一起讨论。
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. `. ~. d+ x' t' q9 J1 z- z* K$ L
5 K& H0 }* k. r8 l! A2 a% q; j电路7

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. ~+ i( n, t: z2 F  @这位兄弟的电路据说已经量产了千万次以上，完全没问题，稍加修改，几乎跟我的电路一样。
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' H: U& V; C& e8 g& D电路8

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这是我那天在地铁上，无意想到的另一个电路，思路跟上一个电路差不多，大家可自行分析，如果有疑问，欢迎一起讨论。

电路9还有位兄弟推荐了一款芯片LM74610-Q1，这个芯片主要就是用来驱动外部MOS管，串联电源时可模拟理想二极管，也就是说串联回路基本可以看成零压降，这一点特别友好。
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/ Q8 Z% |0 V" M" ]如果大家要用的话，具体的大家去看一下手册，里面的原理，参数，包括参考电路，layout都有讲。这里主要提一点：外部MOS选型的时候，体二极管压降最小电压为0.48V。为什么会有这个要求呢？那是因为电压从0V到0.45V上升的这期间，会给电容Vcap充电，然后这个芯片才会正常工作，从而驱动NMOS打开。如果外部体二极管压降太小，芯片可能就无法正常工作。

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& Q9 N0 F) `, z; k6 [
这个芯片虽好，但有两个弊端：
1、价格太高，对于成本有要求的，可能不太适用。
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9 o6 _: L- P  T9 q
, f3 j5 E- Y$ \( P, p2、应用场景比较狭窄，只用在这种特殊场合。如果你用的项目不多，且量不大，基本上没什么优势。
9 h7 D7 Y! T0 d7 P
以上都只是对电路进行一个粗略的分析，也可能有我没有考虑到的地方，实际使用还有待验证，请勿直接使用，毕竟没有量产过，硬件出错成本可是很高，本文旨在抛砖引玉。
如果你对以上电路有疑问，或还有更好的想法，请留言评论或加我微信私聊，谢谢！

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