Li-Po Ladeschaltungsfrage (Umschalten zwischen Akku und Netzteil)

Q1 ist ein p-Kanal-MOSFET. Hier ist der Schaltplan mit den gekennzeichneten Anschlüssen (G = Gate, D = Drain, S = Source):

Ein MOSFET schaltet ein (lässt Strom fließen), wenn die Spannung zwischen seinem Gate und seiner Source oder Vgs eine Schwellenspannung Vth überschreitet. Bei P-Kanal-MOSFETs ist Vth negativ, was bedeutet, dass das Gate um einen gewissen Betrag niedriger als die Source sein muss, damit der MOSFET einschaltet.

Wenn Vin hoch ist, fließt Strom durch die Diode D1 zur Last, wodurch die Spannung an der Quelle ungefähr Vin (abzüglich des Diodenabfalls) wird. Da das Gate direkt mit Vin verbunden ist, bedeutet dies, dass Vgs leicht positiv ist und Q1 ausgeschaltet bleibt.

Wenn Vin niedrig ist, wird das Gate durch Rpull (einen Pulldown-Widerstand) auf Masse gezogen. Aber warten Sie, wie schaltet sich Q1 ein, wenn die Source eine höhere Spannung als das Gate haben muss, und damit eine Spannung an der Source erscheint, muss Q1 eingeschaltet sein?

Nun, es gibt eine kleine Diode am unteren Rand des MOSFET-Symbols; Dies stellt die Body-Diode dar (manchmal auch als parasitäre Diode bezeichnet), die im Grunde ein Artefakt der Art und Weise ist, wie der MOSFET hergestellt wird. Das Vorhandensein der Body-Diode bedeutet, dass selbst wenn der MOSFET ausgeschaltet ist, er nur den Stromfluss von der Source zum Drain blockiert; Es wird immer noch Strom vom Drain zur Source fließen können. Hier ist das eine gute Sache: Die Body-Diode lässt Strom von der Batterie vom Drain zur Source fließen, bringt die Source in die Nähe der Batteriespannung und erzeugt eine negative Vgs-Spannungsdifferenz, die es dem MOSFET ermöglicht, sich vollständig einzuschalten.

Der Zweck von Q1 und D1 besteht darin, sicherzustellen, dass Strom nur von Vin zur Last oder von der Batterie zur Last fließt, wodurch ein Rückstrom von Vin zur Zelle oder umgekehrt verhindert wird. Das Ersetzen von Q1 durch eine andere Diode würde ziemlich dasselbe bewirken:

Der Vorteil des MOSFET besteht darin, dass im eingeschalteten Zustand im Vergleich zu einer Diode ein geringerer Spannungsabfall auftritt. Weniger Spannungsabfall bedeutet weniger Energieverschwendung, was besonders wichtig ist, wenn Sie Ihre Last über eine Batterie mit Strom versorgen.