Umschalten zwischen zwei Stromquellen

Ich entwerfe eine Schaltung, die entweder 5 V von USB oder eine höhere Spannung (7-12 V) von einer Batterie verwenden kann. Wenn beide Stromquellen gleichzeitig angeschlossen sind, möchte ich eine Art elektrischen Schalter, der die Batterie trennt und den Stromkreis nur über den 5-V-USB mit Strom versorgt. Aber die Schaltung muss trotzdem funktionieren, wenn nur eine der Quellen vorhanden ist. Ich habe versucht, einen Schalter mit zwei Mosfets zu entwerfen, aber ich konnte keine funktionierende Schaltung finden.

Kann eine solche Schaltung nur mit zwei Mosfets aufgebaut werden? Machen Sie sich auch keine Sorgen um die Spannungsregelung, die erledigt wird.

Der einfachste Weg ist, einfach eine Diode von jeder Quelle zu verwenden, sie wählen automatisch die höhere Quelle.
@IanBland, aber das erfüllt nicht das "Wenn möglich, verwenden Sie den USB (der niedriger ist)"
Sind Sie damit einverstanden, Steuer-ICs in Ihrer Lösung zu haben, oder möchten Sie etwas, das nur Jellybean-Teile verwendet? Haben Sie auch Vorlieben in Bezug auf Gerätepakete? (dh kein SMD, nur Grobsteigung, nur Flügeltürer, kein Durchgangsloch, oder irgendetwas geht)

Antworten (3)

Es gibt dedizierte Chips, die Sie bekommen können, die dies tun, aber es mit diskreten Teilen zu tun, würde ungefähr so ​​​​aussehen:

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Alle Teilenummern sind die Standardwerte und keine empfohlenen Teile.

Ohne die USB-Verbindung stellt R1 sicher, dass M3 ausgeschaltet ist. R5 schaltet M2 aus und R2 schaltet M1 ein. Das Endergebnis ist, dass der Ausgang mit der Batterie verbunden ist.

Mit USB-betriebenem M3 schaltet sich ein. Dies zieht das Gate von M2 nach unten und schaltet es ein, was wiederum das Gate von M1 hoch zieht und es ausschaltet. Strom fließt dann durch D1 (das eine Schottky-Diode sein sollte) und zum Ausgang.

D1 schützt den USB auch vor Überspannung, während die Spannung an C1 auf USB-Pegel abfällt. Beachten Sie, dass, wenn die Batterie unter der USB-Spannung liegt, die Body-Diode von M1 Strom in die Batterie einspeist. Dies liegt außerhalb Ihres angegebenen Betriebsbereichs, aber wenn es möglich ist, fügen Sie eine Diode hinzu, um dies zu verhindern.

C1 sollte ausreichend groß sein, um zu verhindern, dass die Ausgangsspannung beim Umschalten zu weit abfällt.

Und jetzt warte ich darauf, dass alle anderen auf die Probleme mit dieser Schaltung hinweisen (oder darauf hinweisen, wie man es mit der Hälfte der Teile macht), da ich sicher bin, dass ich etwas übersehen habe ...

Danke, das ist genau das, was ich brauche. Übrigens, welche Art von Chip würde für diese Anwendung funktionieren?
Ich weiß, das ist ein alter Thread, aber ich suche nach so etwas und ich sehe hier ein Problem, vielleicht kommentiert jemand das. Stimmt es, dass, wenn USB-Strom angeschlossen ist und die Last versorgt, die parallelen Widerstände (M2 + M3 sind eingeschaltet) gleichzeitig die Batterie entladen?
Wenn die USB-Stromversorgung eingeschaltet ist, ist M3 eingeschaltet, was das Gate von M2 auf Low zieht und es ausschaltet. Also ja, R5 entlädt die Batterie, wenn es über USB mit Strom versorgt wird, aber nicht R2. Dies entspricht jedoch einer Entnahme von weniger als 1 mA. Wenn dies ein Problem ist, können Sie einen Widerstand mit größerem Wert verwenden.

Der einfachste Weg, den ich mir vorstellen kann, verwendet 3 Teile. Ein CPC1117N , ein Widerstand und eine Diode (z. B. 1N5819).

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der Betrieb sollte selbstverständlich sein – das Vorhandensein der +5-V-USB-Quelle schaltet die 9-V-Batteriequelle aus und D2 verhindert die Rückspeisung von USB +5.

Diese Schaltung hat keine Vorkehrungen gegen Spannungsabfall im USB+5-Eingang (zum Beispiel könnte ein 3-V-Eingang die Batterie abschalten und nur 2,5 V am Ausgang lassen). Wenn Sie das brauchen, fügen Sie einen Power Supervisor-Chip hinzu, um das SSR zu schalten. Ein LM431 und zwei Widerstände würden auch funktionieren.

Tolle Schaltung, jedoch begrenzter Versorgungsstrom bei 150 mA. Ich würde vorschlagen, dass Sie niedrigere VF-Dioden erhalten, um die 1N5819 zu ersetzen .... versuchen Sie es mit SB1245 oder einem SMD SS1P3L. Sie könnten auch einen 3v27-Zener wie den DDZ3V3ASF-7 in Reihe mit R1 schalten, der bei etwa 4,5 V am USB ausschalten würde.
Neuling hier, ist es in Ordnung, den Minuspol der Batterien mit USB GND zu verbinden? Wenn nicht, wie soll ich dann den Lastkreis schließen, wenn der GND zwischen den Netzteilen unterschiedlich ist?
@pbn Ja, die negative Seite der Batterie ist mit Masse verbunden, die mit USB-Masse verbunden ist.

Das ist die Aufgabe von Leistungsmonitoren.

Sie können entweder eine fertige Schaltung kaufen, die ziemlich schlau ist, zum Beispiel den LTC4412, der für niedrige Umschalttransienten usw.

Oder Sie können dies tatsächlich selbst bauen, wie Sie sagten, aus MOSFETs. Im Prinzip ja, ein oder zwei könnten ausreichen, wenn Sie ein paar Dioden übrig haben, um ein paar Spannungsabfälle zu gewährleisten und zu verhindern, dass Strom in den USB-Anschluss fließt.

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Der Nachteil davon ist eindeutig, dass der Betrieb über die Batterie Energie verschwendet, indem die Spannung über D2 abfällt – aber das ist notwendig, um sicherzustellen, dass V_GS von M3 immer positiv ist, wenn V_G = V_Bat, selbst wenn es einen hohen Spannungsabfall über der Last gibt.

Sie können eine elegantere Version dieser Schaltung bauen, indem Sie im Wesentlichen die CMOS-Ideologie anwenden – aber Sie würden logischerweise nichts anderes bauen als zwei Logikschaltungen: eine, die Strom von der Batterie leitet (nicht USB-Spannung), und eine, die leitet Strom von USB, wenn (USB-Spannung).

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