在3.3V MCU板上簡單廉價的使用ORing低壓電源

作者 : Benabadji Mohammed Salim,EDN

當今大多數微控制器都採用3.3V或更低的直流電壓供電。間歇性使用的低功耗嵌入式系統涉及到電池,對於永久使用的情況,設計還通常包括一個主電源(帶有變壓器和AC/DC電路),並使用ORing二極體將兩種電源連接在一起…

當今大多數微控制器(MCU)都採用3.3V或更低的直流電壓供電。間歇性使用的低功耗嵌入式系統涉及到電池,對於永久使用的情況,設計還通常包括一個主電源(帶有變壓器和AC/DC電路),並使用ORing二極體將兩種電源連接在一起。對早期的設計(通常採用9V或更高的電池電源供電)而言,眾所周知的二極體正向壓降(0.6V)不會有什麼問題,但是在最新的電路中,即使選擇蕭特基二極體(0.3V),也不推薦使用這種解決方案。

更好的選擇是使用專用的IC控制器來對電池電源和市電電源進行組合。諸如LT4351之類的元件,由於鎮流器MOSFET電晶體的Rdson非常低,因此所產生的正向壓降僅為數十毫伏(mV)。但是,與下文簡單的離散式解決方案相比,這類專用IC通常很昂貴,而且很難找到。

當我在設計需要長期使用的超低功耗可攜式資料記錄儀而想要提高其整體效率時,圖1中的電路就至關重要。

圖1 這種用於ORing電源的簡化離散式電路,比基於二極體的方法具有更高的效率。

以下進行簡要說明。如果存在主電源(Vin1),則N通道MOSFET電晶體T3就會導通,進而會將P通道MOSFET T2的閘極下拉而使T2導通。電晶體T1所看到的閘極源電壓(Vgs)是T2的汲極源電壓(Vds),該電壓僅為數十mV。因此,T1關閉,外部電源通路(Vin2)處於開路狀態。

現在,在間歇性Vin1斷電的情況下,T3由於其閘極透過R1下拉而斷開,並且T1導通。電晶體T2由於其閘極利用R2上拉而截止(T2的Vgs幾乎為零)。

MOSFET T1和T2應選擇低電平閘極類型並具有超低導通電阻特性(例如:T1 = T2 = PMN50XP,其在Vgs = 3.3V時Rdson為60mΩ)。電晶體T3可以採用流行的2N7000 (或表面黏著元件2N7002)。

存在主電源時,電路的靜態電流約為20μA,否則近乎為零。因此,電池適合作為外部電源。R1和R2的值並不重要,如果希望獲得非常低的靜態電流,則可以將它們選為數百kΩ;如果希望減少輸入電源之間的換向時間,則可以將它們選為數十kΩ。

(參考原文:ORing low-voltage sources simply and cheaply on 3.3V microcontroller boards,by Benabadji Mohammed Salim)

 

 

 

 

 

 

 

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