[发明专利]一种超低损耗两路电源切换防倒灌电路

说明书

本发明公开了一种超低损耗两路电源切换防倒灌电路，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一路电源和第二路电源，第一PMOS管背靠背连接第二PMOS管，第一PMOS管与第一路电源连接，第一PMOS管的栅极和第二PMOS管的栅极连接并通过第二上拉电阻与第二路电源连接以及通过第一偏置电阻接地，第三PMOS管背靠背连接第四PMOS管，第三PMOS管与第二路电源连接，第三PMOS管的栅极和第四PMOS管的栅极连接并通过第一上拉电阻与第一路电源连接以及通过第二偏置电阻接地；该超低损耗两路电源切换防倒灌电路具有双路电源无缝切换、防止倒灌功能，保护前级电路；具有非常低的损耗，静态电流损耗可低于微安级，使用两组背靠背对接PMOS管，电路简单，成本很低，实用性强。

技术领域

本发明涉及双路电源切换电路防倒灌技术领域，尤其涉及一种超低损耗两路电源切换防倒灌电路。

背景技术

目前很多设备都使用了主、辅两路电源，如手机使用电池和充电宝或电源适配器等：无外接电源时使用自带电池供电，负载将自动地与电池断接。当辅助电源接入时，如接上充电宝或电源适配器时优先使用外部电源。那些采用了主电源或其他辅助电源的应用需要一种电源切换电路，在主、辅电源之间进行选择，使功率效率达到最佳，减少功耗，延长电池工作时间，特别是一种超低功耗的电源切换电路，并具有防倒灌，保护前级电路。

双二极管方案：使用两个二极管分别串接在主、辅两路电源，电路简单，很容易实现逻辑“或”功能，可以在主、辅两路电源之间进行选择，电源高的优先被使用，其缺陷是二极管大约有0.6V的压降，电压降会随着输入电流成比例的功率损耗。随着电流增大，压降也会变大，如用肖特基二极管取代可以降低功率，但是功率损耗仍旧比较大：通过电流越大，损耗也越大。肖特基二极管缺点是反向电压超过阈值时存在反向电流，反向过压时不具有防倒灌功能，因此静态电流一般为毫安级。

二极管+PMOS管方案：如发明专利(一种多输入电源切换电路，申请号：CN201410700845.1)，肖特基二极管串接在Vbus上，电池Vbat使用PMOS管进行控制供电，由上述知二极管压降损耗大，使用MOS管方案损耗下降非常大，约为肖特基二极管损耗的几十分之一。

三极管+PMOS/NMOS管方案：如发明专利(电源切换及补偿的装置和方法，申请号：CN200410039550.0)，两路电源均使用三极管控制PMOS/NMOS管对设备供电，其中一路还需要增加额外的第三种高压电源控制NMOS管，显然三极管的偏置电阻为千欧姆级，其静态工作电流毫安级。不足之处三极管的静态工作电流毫安级，电流损耗很大，且需要使用的第三种高压电源，势必会增加成本。

理想二极管方案：使用芯片LTC4412，控制一个外部P沟道MOSFET，用于电源切换近理想型二极管功能。当导通时，MOSFET两端的压降通常为20mV。栅极驱动器包括一个用于MOSFET保护的内部电压箝位。当检测到一个辅助电源时，可采用STAT引脚来使能一个辅助P沟道MOSFET电源开关。该引脚还可被用于在接入了一个辅助电源时向微控制器发出指示信号。控制(CTL)输入使得用户能够强制关断主MOSFET，并将STAT引脚置于低电平。静态电流典型值为11μA与负载电流无关，电路很简单，外围器件很少，具有防倒灌功能，不足之处，其芯片价格较贵，目前价格为每片5～10元。根据芯片手册第9页图2原理图制作PCB板，使用PMOS管AO3401A，电阻阻值500k欧姆，贴片焊接后进行测试，只有锂电池3.78V供电时(无负载)静态电流13.6μA，且存在输入输出压差17mV；单独外电4.2V供电时(无负载)静态电流19.8μA，若接有电池测量发现辅助PMOS管(VGS＝-0.09V>VGS(th)＝-0.7V，处于正准备进入导通状态，严格意义上应该为0V)有0.1μA倒灌电流流向锂电池；有负载时(负载电流1A)还是存在0.1μA倒灌电流流向锂电池，辅助PMOS管(VGS＝-0.0959V)，说明LTC4412内部控制器不能外部PMOS管进行绝对的关闭(截止)，还是存在微弱的倒灌电流。