什么是电压优先选择应用电路?它有哪些应用场景

泰电子课程 2025-01-03 12:04:50

在很多电源电路中,可能需要好几个电源系统供电,这一方面保障电路的持久供电,还有就是保护元器件等。比如适配器、UPS电源、储能装置等,这些产品对于电压优先选择是非常关键的,其应用电路对于电压变换及选择有着严格规定。电压优先选择应用电路是一种在电路设计中用于选择电压源的电路,它在很多场景下具有关键作用。

电压优先选择应用电路的核心原理是基于元器件和芯片对于电源进行自动选择,当电路中存在多个电压源时,电路会自动选择其中一个电压源进行供电。这通常通过特定的电路设计和元件,如MOSFET管、二极管等产品来实现选择。

这种电路在许多领域都有广泛应用,包括适配器、UPS电源、储能装置等需要多个电压源供电的电子设备。如一个电子设备可能既可以通过USB接口供电,也可以通过墙上适配器供电。此时,电压优先选择应用电路就可以确保当墙上适配器存在时,优先使用适配器供电;当适配器不存在时,则自动切换到USB接口供电。

例如,这种电路通常包括MOSFET管(如P沟道MOSFET)、二极管(如肖特基二极管)等元件。这些元件的选择取决于电路的具体需求和电压源的特性。当电路中存在两个电压源(如VUSB和VBAT)时,可以通过一个PMOS管和一个二极管来实现电压优先选择。当VUSB存在时,PMOS管不导通,电压源VUSB通过二极管给电路供电;当VUSB不存在时,PMOS管导通,由VBAT供电。

MOS管在电压优先选择电路中常用于控制电流的通断。当某个电压源被选中时,相应的MOSFET管会导通,允许电流通过;而当该电压源不可用时,MOS管则关断,阻止电流通过。在电路中,一个P沟道MOSFET可以用来阻止电流从墙上适配器流入USB接口,当墙上适配器不存在时,MOSFET的栅极被拉低,源极和漏极之间导通,从而允许USB接口为电路供电。二极管在电压优先选择电路中常用于防止电流倒灌和电压损失。例如,肖特基二极管可以防止USB接口通过电阻消耗能量,从而提高电路的能效。在给电路选择MOS管时,要确保其最大工作电压和电流容量能够满足电路的需求,根据电路的工作电压和电流要求,选择适合的MOS管,以确保其正常工作且不会受到损坏,开关速度快,能满足高效率需求。合科泰的AO3442、IRLML0100等产品可满足要求。

在某种情况下,还可以使用更复杂的电路来实现更精细的电压源选择和控制。如在超级电容和锂离子电池并联供电的系统中,可以通过电压优先算法和相应的电路来实现对两个电源的智能切换和管理。‌电池与外部电源的切换‌,当外部电源(如USB)供电时,断开电池供电;当外部电源断开时,由电池供电,实现自动切换‌。多电源同时存在时的选择‌:当多个电源同时存在时,电路会根据电压优先级选择最高的电源供电。例如,当5V USB供电和4.2V锂电池同时存在时,5V USB供电具有优先权‌。

电压优先选择应用电路在多个领域有着广泛的应用,在适配器和UPS电源中,电压优先选择应用电路能够确保在多个电源输入的情况下,自动选择最合适的电源进行供电。例如,当墙上适配器与USB接口同时存在时,电路会自动选择墙上适配器作为优先供电源。还有,在电池充电管理系统中,该电路能够智能地选择充电源。例如,当设备同时连接到墙上适配器和USB接口时,电路会自动选择墙上适配器进行快速充电,而当适配器不可用时,则切换到USB接口进行充电。

在一些能源管理系统中,超级电容和锂离子电池可能会并联在一起为设备供电。此时,电压优先选择应用电路能够根据超级电容和锂离子电池的电压值大小来决定谁为设备供电。当超级电容的电压较高时,它会优先放电为设备供电;而当其电压降低时,锂离子电池则会接管供电任务。

比如,在某些改进型能源管理系统中,电压优先选择应用电路还可能会被设计为优先对超级电容进行充电。当超级电容的电压达到一定水平时,它会开始对锂离子电池进行充电。在放电过程中,超级电容会首先放电,而当其电量不足时,锂离子电池则会开始放电以补充能量。

在嵌入式系统中,电压优先选择应用电路能够确保系统在多个电源输入的情况下稳定运行。例如,在一些需要低功耗运行的嵌入式设备中,该电路能够根据电源的可用性智能地切换供电源以降低功耗。在工业控制系统中,电压优先选择应用电路能够提高系统的可靠性和稳定性。例如,在一些需要持续供电以确保生产流程不间断的工业环境中,该电路能够确保在电源故障时快速切换到备用电源以避免生产中断。在智能家居设备中,电压优先选择应用电路也发挥着重要作用。例如,在智能插座、智能照明等设备中,该电路能够根据用户的设置和电源的可用性智能地切换供电源以提高设备的能效和用户体验。

以某款分立器件产品应用电路方案为例,电路同时使用 USB 接口和墙上适配器,通过 CN3066/CN3066B 对电池进行充电的例子。当二者共同存在时,墙上适配器具有优先权。 M1 为 P 沟道 MOSFET, M1 用来阻止电流从墙上适配器流入 USB 接口,肖特基二极管 D1 可防止 USB 接口通过 1K 电阻消耗能量,当墙上适配器不存在时,M1 的 G 极被拉低,DS 导通。电压优先选择应用电路应用广,这个电路用到了合科泰生产的10MQ100N,这个二极管具有良好特性。

电压优先选择应用电路作为一个应用广泛且对安全系数要求较高的电路,客户在选择电子元器件时,需要考虑其特性,如电压承受能力、电流承受能力等,以确保电路的稳定性和可靠性。合理的电路布局和布线可以减少干扰和损耗,提高电路的效率和性能。在某些情况下,电路可能需要额外的散热设计以防止元件过热和损坏。

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