Схема диодного «ИЛИ» для объединения низковольтных источников питания

Большинство современных микроконтроллеров питаются от постоянного напряжения 3.3 В или ниже. Для питания маломощных встроенных систем, работающих периодически, используются батареи. Для оборудования, работающего постоянно, обычно используется сетевой источник питания (трансформаторный или с AC/DC преобразователем) и схема диодного «ИЛИ», объединяющая источники питания вместе [1] и [2]. Падающее на диодах прямое напряжение 0.6 В не создавало проблем для более ранних конструкций, часто питавшихся от батарейных источников 9 В или более. Но в современных схемах это не лучшее решение, даже при использовании диодов Шоттки с прямым падением напряжения 0.3 В.

Лучшей альтернативой для объединения батарейного и сетевого источников питания является использование микросхемы специализированного контроллера. Прямое падение напряжения в таких устройствах, как LT4351, измеряется всего несколькими десятками милливольт благодаря очень низким сопротивлениям открытых каналов внешних MOSFET. Однако по сравнению с предложенным ниже простым дискретным решением эти специализированные микросхемы часто дороги и их не всегда легко приобрести.

Схема на Рисунке 1 оказалась критически важной, когда мне понадобилось повысить общий КПД конструкции очень малопотребляющего портативного регистратора данных, предназначенного для долговременного использования.

Эта упрощенная схема объединения по «ИЛИ» двух источников питания, выполненная на дискретных компонентах, снижает потери по сравнению с решением, основанном на диодах.
Рисунок 1. Эта упрощенная схема объединения по «ИЛИ» двух источников питания,
выполненная на дискретных компонентах, снижает потери по сравнению
с решением, основанном на диодах.

Кратко опишем работу схемы. При наличии основного источника питания VIN1 N-канальный MOSFET T3 включен, поэтому затвор P-канального MOSFET T2 соединен с землей, и T2 открыт. Управляющим напряжением затвор-исток транзистора T1 служит напряжение сток-исток транзистора T2, которое составляет всего десятки милливольт. Это значит, что T1 выключен, и путь прохождения тока внешнего источника питания VIN2 открыт.

Теперь в случае временного отключения VIN1 T3 закрывается, потому что его затвор оказывается подключенным к земле через резистор R1, а транзистор T1, соответственно, включается. При этом транзистор T2 выключен, поскольку его затвор соединен с истоком через резистор R2, и напряжение затвор-исток T2 почти равно нулю.

MOSFET T1 и T2 следует выбирать с очень низкими пороговыми напряжениями затворов и очень низкими сопротивлениями открытых каналов. Например, можно использовать транзисторы PMN50XP с сопротивлением канала 60 мОм и пороговым напряжением затвор исток, равным 3.3 В. В качестве T3 можно использовать популярный транзистор 2N7000 (или его аналог для поверхностного монтажа 2N7002).

Ток покоя схемы равен примерно 20 мкА при наличии основного источника питания и почти равен нулю при его отсутствии. Поэтому в качестве внешнего источника питания можно использовать батарею.

Сопротивления резисторов R1 и R2 не критичны. Они могут составлять сотни кОм, если предпочтительно получить очень низкий ток покоя, или десятки кОм, если важнее уменьшить время переключения между входными источниками питания.

  1. Datasheet Linear Technology LT4351
  2. Datasheet NXP PMN50XP
  3. Datasheet Microchip 2N7000
  4. Datasheet Microchip 2N7002

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 900
сейчас смотрят 11
представлено поставщиков 1569
загружено
позиций
25 067 862