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一、5V電源與電池切換電路

在5V電源與電池共存的電路系統(tǒng)中，運(yùn)用PMOS管構(gòu)建備用電源（電池）切換的經(jīng)典電路具有重要意義。以下是該電路的關(guān)鍵要點(diǎn)與工作原理：

（一）關(guān)鍵要點(diǎn)

PMOS管方向：在電路布局中，必須精準(zhǔn)把控PMOS管的方向。其體二極管在電路導(dǎo)通過程中扮演關(guān)鍵角色，確保電流流向符合設(shè)計(jì)要求。

體二極管功能：PMOS管的體二極管發(fā)揮著與常規(guī)二極管切換電路相類似的阻隔作用。當(dāng)VUSB存在電壓輸出時(shí)，該體二極管可防止VUSB電壓直接傳導(dǎo)至電池端，有效保護(hù)電池免受不必要充電或放電的影響。

適用范圍：當(dāng)前設(shè)計(jì)主要針對(duì)VUSB電壓高于VBat的應(yīng)用場(chǎng)景。一旦VBat減去VSO后的電壓高于VUSB且超出PMOS管的開啟電壓Vgsth，無論VUSB是否正常供電，Q1都將處于導(dǎo)通狀態(tài)，可能導(dǎo)致電路功能異常。

（二）工作原理

VUSB供電狀態(tài)：當(dāng)VUSB有電時(shí)，PMOS管的截止特性得以體現(xiàn)。盡管存在體二極管電流流通路徑，但由于VUSB電壓高于Vbat，使得PMOS管的Vgs電壓低于開啟電壓Vgsth，體二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，負(fù)載設(shè)備主要由VUSB提供電力支持，確保系統(tǒng)在外部電源接入時(shí)優(yōu)先使用VUSB電源。

電池供電狀態(tài)：一旦VUSB斷電，PMOS管的|Vgs|電壓超過Vgsth，PMOS管迅速導(dǎo)通，電路切換至電池供電模式，負(fù)載所需的電能由VBat提供，保障系統(tǒng)在失去外部電源后仍能穩(wěn)定運(yùn)行。

二、MOS管經(jīng)典電路一

在傳統(tǒng)的電源切換電路中，常利用MOS管替代常規(guī)二極管，以優(yōu)化電路性能。

以下是該經(jīng)典電路的工作原理及注意事項(xiàng)：

（一）工作原理

電源接入狀態(tài)：當(dāng)Type-C口接入5V電源（規(guī)格為5V/2A）時(shí)，輸入的5V電壓首先經(jīng)Q13的內(nèi)置二極管傳輸至后級(jí)電路。此時(shí)，Q13的G極通過USB_GND（連接至Type-C接口的1腳）接地。借助Type-C接頭特性（1腳與12腳相連且接地），Q13得以導(dǎo)通，使得VOUT電壓穩(wěn)定接近5V。與此同時(shí)，Q12的G極因獲得5V電壓而處于截止?fàn)顟B(tài)。電池雖通過Q12內(nèi)部二極管連接至后級(jí)電路，但受A點(diǎn)5V電壓的制約，電池并不參與實(shí)際供電，確保外部電源供電時(shí)電池處于待機(jī)狀態(tài)。

電源拔出狀態(tài)：當(dāng)Type-C電源插頭被拔出時(shí)，Q13的G極失去接地路徑而處于懸空狀態(tài)，導(dǎo)致Q13截止。相應(yīng)地，Q12的G極電壓降至0V，Q12導(dǎo)通，VOUT電壓隨之切換至接近電池電壓的水平，實(shí)現(xiàn)電源與電池供電的無縫切換。

（二）注意事項(xiàng)

性能優(yōu)勢(shì)：與傳統(tǒng)串聯(lián)二極管的電路架構(gòu)相比，該電路顯著減少了能量損耗，提升了整體能效。

切換操作要求：在從外部電源切換至電池供電時(shí)，必須確保電源插頭完全拔出。否則，Q12的源極將被拉至USB_GND電位，電池可能通過Q12的MOS體二極管向后級(jí)電路供電。這種情況下，Q12或無法正常導(dǎo)通，導(dǎo)致較大的壓降，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和供電效率。

適用條件：該電路設(shè)計(jì)主要適用于VUSB電壓高于VBAT的應(yīng)用場(chǎng)景。

三、MOS管經(jīng)典電路二

（一）工作原理

雙電源供電狀態(tài)：當(dāng)主電源Vin1和備用電源Vin2均處于正常供電狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先選用Vin1作為供電電源。此時(shí)，Q1導(dǎo)通，促使Q2的G極接地，進(jìn)而使Q2導(dǎo)通。Q3的G極連接至Vin1，其S極電壓基本與Vin1相同（僅存在slight的壓降，通常為幾十毫伏），導(dǎo)致Q3截止，Vout由Vin1提供穩(wěn)定的電力支持。

主電源斷電狀態(tài)：若Vin1斷電，Q3的G極將通過弱下拉電阻連接至GND，觸發(fā)Q3導(dǎo)通。此時(shí)，Q1和Q2停止工作，系統(tǒng)切換至備用電源Vin2，Vout由Vin2提供電力，保障系統(tǒng)在主電源故障或斷開時(shí)仍能持續(xù)運(yùn)行。

（二）注意事項(xiàng)

電路驗(yàn)證與潛在問題：目前該電路尚未經(jīng)過充分驗(yàn)證，在實(shí)際應(yīng)用中可能存在以下問題。當(dāng)Vin1被移除時(shí)，備用電源Vin2通過Q3向VOUT供電。然而，由于適配器拔除瞬間，MOS管存在一定的放電延遲，Q2可能提前導(dǎo)通，導(dǎo)致VOUT電壓反饋至Vin1端。這將使電池電壓異常傳輸至原Vin1供電回路，造成Q1和Q2持續(xù)導(dǎo)通。此時(shí)，Q3的G極與S極之間的壓差極小（僅存在寄生二極管壓降），導(dǎo)致Q3無法正常導(dǎo)通，系統(tǒng)只能依賴Q3的體二極管工作。這種異常狀態(tài)不僅可能燒毀Q3，還對(duì)Vin1電源構(gòu)成損壞風(fēng)險(xiǎn)。

能源浪費(fèi)問題：在Vin1正常供電時(shí)，電阻R1始終有電流流過，處于發(fā)熱狀態(tài)。這表明Vin1能源在此處被白白浪費(fèi)，降低了系統(tǒng)整體能效，影響了電路的經(jīng)濟(jì)性和長期運(yùn)行成本。

適用場(chǎng)景限制：該電路僅適用于Vin1電壓高于Vin2的應(yīng)用場(chǎng)景。若Vin2電壓減去Q3的源極-漏極壓降后的電壓高于Vin1且超出Q3的開啟電壓Vgsth，Q3和Q2將同時(shí)導(dǎo)通，引發(fā)電源短路故障，嚴(yán)重威脅電路安全性和可靠性。