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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" D+ r) ?0 V1 ~; s# J9 }( U. y点击上方名片关注了解更多


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。
: C4 V0 ]3 A* Q1 L) v2 Z, T2、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。
3、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。
7 J* w; \- K- f, P7 u8 a' |6 A以下进入正题
* M/ V3 ]1 z9 A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：
9 N' V  D. a' O( B3 b! `9 O7 G; k  \

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4 F: q. E0 U9 z. }* k
9 m" G: @7 ?, o2 o# g1 n1、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；
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。
* Q- v- u' |2 @1 M9 F3 M

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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。
, j7 q. f* f( X! J, v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。


. K+ Z4 H  q( j5 q, ~; z电路点评：
! j4 S, j! e7 k2 ^7 r% g" s: C8 k电路1

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, C, [: _/ M% A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。
' P- m8 E: T4 _4 w$ v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。
+ S- Q6 p, E& }; H, F. R3 L* {" n当两组电压同时输入时，5V电压串联的PMOS也是无法开通的。
. {/ S5 Q# I# X5 l7 K5 C总之，电路看起来简单，但是没有达到想要的效果。
电路2

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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。
/ U3 o) z$ o( ^5 t9 h: m1 e, q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。
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。

# Q; S: }- V  N6 r. i电路3

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" i7 N" [! ~! M1 Y( F* {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。
, b  a1 L0 ]; {  X/ D) Y
( l% l. R8 z6 x' ]  Q( i$ M电路4

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  x, L/ ~* o" T& L7 a9 f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。
+ _2 u+ {" J8 h; D0 Y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。
+ ?& B  x5 D+ O8 s( `9 L  S& P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。
* P' {) Z. I( g但是该电路有一个弊端和一个不确定性。
弊端：只有5V供电时，12V接口也会有5V电压。
( J7 T1 b# I& ]/ s8 E8 w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。

电路5
: R) {+ u2 c9 {4 B2 G6 G0 m- X# q

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" x; I! d' \/ m+ p# v  T( T这位兄弟设计的电路，按理说应该可以达到要求，电路简单。
+ r( Y9 O" ]' q" _8 E* x
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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6 Q. ]* x8 W& p& u" E
+ S7 B7 @  R3 i. D0 N- m电路7

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) p' _. e4 [3 [* E) q8 V! Y7 S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。

电路8

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, T0 U: Z# D) e! ?3 y8 x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。

+ d7 L% Y1 S4 \% T3 w! G- B% \$ o' z, {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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  V) C- I% u) v% F  t
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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: D. s6 i* ?- {7 Y
9 m. |3 @4 M+ s& o3 e- h: j2 A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。
* H1 I+ p  j* c0 E. g8 k8 A

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( D+ m) r3 v+ O
3 c! j7 r0 h* o. p" c" B2、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。
) p% b* ~% u  b/ h+ Q( K5 W
3 H" V5 h& _) H( k/ M. \, J7 ~' w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。
7 a% P9 B( |" ~: a; M. V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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