防止停电：从便宜到完全集成
考虑一个非常常见的场景：在开发与pc的usb端口接口的外围设备的过程中，设计人员开始着手解决如何为其供电的问题。此电源可能会带来问题，因为外围设备必须在 pc 关闭以及启动和运行时运行。
从pc的usb端口获取电源是有意义的，但这种方法仅在pc运行时才允许操作。另一个明显的解决方案是标准的 110vac 插座和 ac-dc 转换器，但该电源会使设备暴露于任何交流插座固有的噪声和电压波动中。因此，碱性或可充电电池虽然作为唯一的电源不实用，但如果外围设备是便携式的，则是必不可少的组件。第三种选择是利用所有三种电源。虽然牺牲了简单性，但这种安排使产品更加通用，并且并不像人们想象的那么困难或昂贵。
用于在适配器和 usb 端口之间切换的电路可以像 mosfet 和二极管一样简单，也可以像两个电源转换器一样复杂。这两种情况都需要电池，用于备份和启用便携式操作。以下讨论介绍了利用所有三种电源优势的不同方法。每个选项都有优点和缺点，但每个选项都能完成工作。
只需一个二极管、一个fet和一个电阻即可构建一个基本的切换电路。图1的输入级显示了电路如何在usb端口和适配器之间实现无缝切换。当usb电源线上的电压下降时，fet将+5v适配器连接到电池充电器。在250ma负载下，当usb电压降至+4.3v时，就会发生这种连接。
图1。这种简单的电路通过无缝开关实现电源切换，但存在同时连接两个电源的风险。
低组件数使这种拓扑非常可靠，并且还简化了任何必要的调试和故障分析。该电路提供+1.25v至+5v电压，电流高达600ma，效率为95%。备用电池确保该输出不受电源噪声和压降的影响。以防万一设备不可携带，切换功能齐全，无需电池即可实现。
电池充电器仅在+4.35v至+6.5v输入电压范围内工作。当其电源电压降至+4.35v以下时，当在负载下尝试切换时，电池充电器与电池完全断开，只留下电池为负载供电。当适配器电压较低时，此电路可能无法干净切换。除非fet以0.5v门限关闭，否则它会轻微导通，并允许电池通过该连接放电至适配器输入。缓解这种担忧的一种简单方法是将二极管与适配器串联，从而消除反向电流的可能性。
多一点
图2的电路虽然稍微复杂一些，但其功能与图1大致相同。当usb电压下降时，该电路包括三个fet、一个电压检测器和一个逆变器，以确保在特定切换点连接，而不是一个fet连接适配器和电池充电器。
图2.为了保持无缝开关的优势，同时消除同时连接两个电源的可能性，可以用mosfet代替图1中的二极管，并增加一个电压检测器（u1）和逆变器（u2）。由此产生的电路允许设计人员设置一个精确的开关点。
由于设计人员可以将电压检测器（u1）配置为以不同的电压进行开关，因此设计人员也可以定义切换期间看到的任何电压降。当 u1 的 vcc 降至内部基准电压以下时，/reset变为低电平，并立即接通q1和q2。q3立即被u2a关断，u500a的输入是/reset线路。为了保护相关组件免受反向电流的影响，并确保为负载提供连续电源，逆变器的下降时间确保两个电源的连接最大时间仅为1ns。图1所示，该电路提供+25.5v至+600v电压，电流高达95ma，效率为%。电池可确保输出不受电源噪声和压降的影响，对于非便携式设计，切换功能齐全，无需电池。
从usb输入到适配器输入的精确切换消除了对输入进行严格调节的需要，并且还使设计人员能够确定可接受的压降水平。次级输入端的背靠背fet使电路能够阻断反向电流，否则反向电流可能会从电池流向任一输入端。fet 还可以防止 usb 输入和适配器输入之间任何电位差的影响。
初级输入端存在一个电压检测器和fet，次级输入端有两个fet，这增加了电路的复杂性和相对成本，并使该电路更难调试。两个fet的输入电压也比图0所示的单个fet高出约3.1v，这降低了usb和适配器输入的效率。同样，电池充电器仅在+4.35v至+6.5v输入电压范围内工作。
顶级产品
假设所讨论的外围设备是一个全球定位系统（gps），在用户从pc下载地图后在汽车中运行。允许在多个源电压之间切换的电路至关重要。图3所示为一个鲁棒的通用电源/切换电路，与刚才讨论的电路设计相比，它具有许多优势。
图3.使用升压和降压转换器（u3和u4）使该电路能够保持图2的所有优点，同时以更高的效率工作。
dc-dc降压转换器u3（+2.7v至+14v）的输入范围允许连接到各种电源。两个有用的示例包括usb端口和12v汽车电源。u3在+1.1v至+25v输出电压范围内提供高达14a的输出电流，效率高达96%。在没有usb或适配器电压的情况下，电压检测器和逆变器（u1和u2）确保切换到dc-dc升压转换器（u4），该转换器由效率高达94%的电池供电。u4提供高达500ma的电流，输出范围为+2v至+5.5v。这种灵活性允许用户将信息下载到设备，将其从主电源上拔下，将其携带到汽车或其他电源上，然后重新插入，所有这些都不会中断操作。
u4的一个限制是，如果在消耗大于500ma的负载电流时断开电路与usb或适配器源的连接，则它无法支持操作。u4的输出电压将下降，负载将关闭。此外，电路中没有电池充电器要求用户定期更换电池。（作为替代方案，您可以简单地添加充电器和可充电电池。
完全集成
单个ic（图4）提供了一个完全集成的电路，可最大限度地减少电路板空间，并支持多种电源选项。max1774包含两个高效降压转换器，具有电池备份切换功能。它提供两个源自外部电源或主电池的输出电压。主输出电压可调范围为+2.6v至+5.5v，可提供超过2a的负载电流，效率高达95%。内核输出可调范围为+1v至+5v，可提供高达1.5a的负载电流，效率高达91%。如果 usb 和适配器输入均未激活，则主电池以这些高效率提供两个输出。如果主电池电量不足，max1774内部电路将负载切换至备用电池。ic的输入范围（+2.7v至+28v）允许其由标准的110v至5v ac-dc转换器或汽车的+12v电源供电。
图4.这种完全集成的方法允许最宽的输入电压范围，包括主电池和备用电池。其双输出使ic非常通用。
上面概述了用于电源切换的四种不同电路拓扑，每个选项都提供备用电池，以实现便携性和掉电保护。第一个示例仅使用mosfet和二极管实现电源切换，第四个示例是完全集成的选项，可缩短整体上市时间。在这些极端之间有许多电路变化，以实现相同的目的。这些示例旨在作为起点，针对特定应用程序进行优化。
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用于在适配器和 usb 端口之间切换的电路可以像 mosfet 和二极管一样简单，也可以像两个电源转换器一样复杂。这两种情况都需要电池，用于备份和启用便携式操作。以下讨论介绍了利用所有三种电源优势的不同方法。每个选项都有优点和缺点，但每个选项都能完成工作。
只需一个二极管、一个fet和一个电阻即可构建一个基本的切换电路。图1的输入级显示了电路如何在usb端口和适配器之间实现无缝切换。当usb电源线上的电压下降时，fet将+5v适配器连接到电池充电器。在250ma负载下，当usb电压降至+4.3v时，就会发生这种连接。
图1。这种简单的电路通过无缝开关实现电源切换，但存在同时连接两个电源的风险。
低组件数使这种拓扑非常可靠，并且还简化了任何必要的调试和故障分析。该电路提供+1.25v至+5v电压，电流高达600ma，效率为95%。备用电池确保该输出不受电源噪声和压降的影响。以防万一设备不可携带，切换功能齐全，无需电池即可实现。
电池充电器仅在+4.35v至+6.5v输入电压范围内工作。当其电源电压降至+4.35v以下时，当在负载下尝试切换时，电池充电器与电池完全断开，只留下电池为负载供电。当适配器电压较低时，此电路可能无法干净切换。除非fet以0.5v门限关闭，否则它会轻微导通，并允许电池通过该连接放电至适配器输入。缓解这种担忧的一种简单方法是将二极管与适配器串联，从而消除反向电流的可能性。
多一点
图2的电路虽然稍微复杂一些，但其功能与图1大致相同。当usb电压下降时，该电路包括三个fet、一个电压检测器和一个逆变器，以确保在特定切换点连接，而不是一个fet连接适配器和电池充电器。
图2.为了保持无缝开关的优势，同时消除同时连接两个电源的可能性，可以用mosfet代替图1中的二极管，并增加一个电压检测器（u1）和逆变器（u2）。由此产生的电路允许设计人员设置一个精确的开关点。
由于设计人员可以将电压检测器（u1）配置为以不同的电压进行开关，因此设计人员也可以定义切换期间看到的任何电压降。当 u1 的 vcc 降至内部基准电压以下时，/reset变为低电平，并立即接通q1和q2。q3立即被u2a关断，u500a的输入是/reset线路。为了保护相关组件免受反向电流的影响，并确保为负载提供连续电源，逆变器的下降时间确保两个电源的连接最大时间仅为1ns。图1所示，该电路提供+25.5v至+600v电压，电流高达95ma，效率为%。电池可确保输出不受电源噪声和压降的影响，对于非便携式设计，切换功能齐全，无需电池。
从usb输入到适配器输入的精确切换消除了对输入进行严格调节的需要，并且还使设计人员能够确定可接受的压降水平。次级输入端的背靠背fet使电路能够阻断反向电流，否则反向电流可能会从电池流向任一输入端。fet 还可以防止 usb 输入和适配器输入之间任何电位差的影响。
初级输入端存在一个电压检测器和fet，次级输入端有两个fet，这增加了电路的复杂性和相对成本，并使该电路更难调试。两个fet的输入电压也比图0所示的单个fet高出约3.1v，这降低了usb和适配器输入的效率。同样，电池充电器仅在+4.35v至+6.5v输入电压范围内工作。
顶级产品
假设所讨论的外围设备是一个全球定位系统（gps），在用户从pc下载地图后在汽车中运行。允许在多个源电压之间切换的电路至关重要。图3所示为一个鲁棒的通用电源/切换电路，与刚才讨论的电路设计相比，它具有许多优势。
图3.使用升压和降压转换器（u3和u4）使该电路能够保持图2的所有优点，同时以更高的效率工作。
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完全集成
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图4.这种完全集成的方法允许最宽的输入电压范围，包括主电池和备用电池。其双输出使ic非常通用。
上面概述了用于电源切换的四种不同电路拓扑，每个选项都提供备用电池，以实现便携性和掉电保护。第一个示例仅使用mosfet和二极管实现电源切换，第四个示例是完全集成的选项，可缩短整体上市时间。在这些极端之间有许多电路变化，以实现相同的目的。这些示例旨在作为起点，针对特定应用程序进行优化。
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