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.
 |
||
| 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 разорван.
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.
Ссылки
- Fundamentals of power system ORing, Martin Patoka, EDN, March 21, 2007
- Use op amps to make automatic-ORing power selector, Bob Zwicker, EDN, August 11, 2011
Купить LT4351 на РадиоЛоцман.Цены
