双电源切换应用电路

1、精品文档功率P-FET控制器LTC4414LTC4414是一种功率P-EFT控制器，主要用于控制电源的通、断及自动切换，也可用作高端功率开关。该器件主要特点：工作电压范围宽，为3.536V;电路简单，外围元器件少；静态电流小，典型值为30卩A;能驱动大电流P沟道功率MOSFE；有电池反极性保护 及外接P-MOSFET的栅极箝位保护；可采用微制器进行控制或采用手动控制；节省空间的8引脚MSOP寸装；工作温-40 C +125 C。STAT L8 GATECTL 2LTC7 VINGSD 344146 SENSE5 Nt图1 LTC4414的引脚排列引脚排列及功能表1 LTC4414各引脚功能引脚

2、符号功能1STAT內部为开漏输出皓构，需外播上拉电阻，输出状态信号-内部FET导通时 输出为低电平：內部FET截止时输出为高电平2CTL選辑电平控制信号输入端控制外接F-M0SFET的通断.此端加高电平 时，P-NIOSFET由导通转截止3GND电源负极、地4、5H * C空脚6SENSE它有两牛功能：电源电压输入端给内部电路供电;电源电压检测输入端 此端往往星辅助电渡输入端7VIH主电濾输入请一般由电池供电.电濾邇过外接F-MDSFETJS向负载供 电口外接1个U , L10 R F旁路电容耀8GATE外®F-H0SFET后的G宜TE腿动喘.当无捕助电源时此端直接由複拟 控制器控制

3、，使外接F-MCSFET导通：当幡助电源供电时，GATE端电压 JFSJSIHSE 端电压，即 V(1tefY1sei 使-V=0 - P-I0STET 截止LTC4414的引脚排列如图1所示，各引脚功能如表1所示。5欢迎下载1.TC44I4陀V.臥布屯H< （XWT1.主丄ur?SyiwnKm)ras t.?t*t图2 LTC4414结构及外围器件框图基本工作原理这里通过内部结构框图及外接元器件组成的电源自动切换电路来说明其工作原理。内部结构框图及外围元器件组成的电路如图2所示。其内部结构是由放大器 A1、电压/电流转换C1、基CTL内部D1、上拉电路、电源选择器（可由 VIN端或SE

4、NSE端给内部电路供电）、模拟控制器、比较器 准电压源（0.5V ）、线性栅极驱动器和栅极电压箝位保护电路、开漏输出FET及在有3.5卩A的下拉电流源等组成。外围元器件有P沟道功率MOSFET肖特基二极管电阻RPU输入电容 CIN及输出电容 COUT，可以由主电源单独供电，也可这两种供电情况分别图2中有两个可向负载供电的电源（主电源及辅电源） 以接上辅电源，根据主、辅电源的电压由LTC4414控制实现自动切换。 如下。1主电源单独供电主电源单独供电时， 电流从LTC4414的VIN端输入到电源选择器， 给内部供电。放大器 A1将VIN和VSENSE勺差值电压放大，并经过电压 /电流转换，输出与

5、 VIN VSESNS之值成 比例的电流输入到模拟控制器。当VIN VSESNE>20m时，模拟控制器通过线性栅极驱动器及箝位保护电路将 GATE端的电压降到地电平或到栅极箝位电压（保证-VGS< 8.5V）,使外接P-MOSFET导通。与此同时，VSESNE被调节到 VSESNE=VI 20mV即外接 P-MOSFET的VDS=20m。P-MOSFET的损耗为ILOADX 20mV 在P-MOSFET导通时，模拟控制器给内部FET的栅极送低电平，FET截止，STAT端呈高电平（表示 P-MOSFET通）。2加上辅电源当加上辅电源（如交流适配器）后，如果VSESNE>VIN+

6、20mV则内部电源选择器由 SENSE 端向内部电路供电。模拟控制器使GATE端电压升高到 VSENSE则P-MOSFET截止，辅电源通过肖特基二极管 D1向负载供电。这种电源切换是自动完成的。在辅电源向负载供电时，模拟控制器给内部 FET的栅极送高电平，FET导通，STAT端呈 低电平（表示辅电源供电）。上拉电阻RPU的阻值要足够大，使流过 FET的电流小于5mA在上述两种供电方式时，CTL端是接地或悬空的。CTL的控制功能将在下面的应用电路介绍。典型应用电路1主、辅电源自动切换电路图3是一种减少功耗的主、 辅电源自动切换电路， 其功能与图2电路相同，不同之处是 用一只辅P-M0SFET（Q

7、2替代了图2中的D1,可减少电压降及损耗。其工作原理与图 2完 全相同。图3主、畏电源自动切换电路VinO,1pFL-dVOUTLTC4414Vin SENSEHl®GNDGATECTLSTAT图4由微控制器控制的电源切换电路2由微控制器控制的电源切换电路由微控制器（卩C控制的电源切换电路如图4所示。此图中的主、辅P-MOSFETTE采用了两个背对背的 P-MOSFET&成，其目的是主电源或辅电源中的P-MOSFET截止时，均不会通过P-MOSFET部的二极管向负载供电。 其缺点是电源要通过两个 P-MOSFET能向负载供电， 损耗增加一倍，并增加成本。图4虚线框中的稳压二极

8、管（一般取 810V）连接在辅P-MOSFET勺极限-VGSS时，由 于稳压二极管的击穿电压 <-VGS,稳压二极管被击穿使 P-MOSFET勺-VGS箝位于810V,从 而进行保护。主、辅电源的电压若等于或小于卩C的工作电压时，主、辅电源可直接连接卩 C的ADC接口；若主、辅电源的电压大于卩C的工作电压时，则电源电压要经过电阻分压器分压后才能输入 卩C的ADC（图4中，主辅电源直接与卩C接口）。卩C的I/O 口与LTC4414的CTL端连接。当在 CTL端施加逻辑低电平时（低于 0.35V）时，主电源向负载供电(不管辅电源的电压高低)；当卩C向CTL端施加高电平(高于 0.9V)时，则

9、由辅电源向负载供电(也不管其电压比主电源高还是低)。一旦辅电源供电，主电源可移去。只有当主电源高于辅电源并且在CTL端置低电平时才能使主电源恢复供电。为了在切换的瞬间使输出电压变化较小，输出电容COUT要有足够的电容量。这电路切换的过程是： CTL=H时，GATE端的电压与SENSE端的电压相等，使主P-MOSFET 的-VGS=0而截止；与此同时 STAT端为低电平，使辅 P-MOSFET勺-VGA Vout而导通。在实际使用时，主电源往往由电池供电，主电源低阈值电压(切换电压)先设定好并存入卩C中，卩C检测主要电源的电压， 一旦主电源的电压低于设定的低阈值电压，卩C向CTL端输出高电平，则

10、主 P-MOSFET截止；STAT端输出低电平，辅 P-MOSFET导通，电源切换成 辅电源供电。此时可移去主电源的电池，更换充好电的电池再装入。卩C可检查主电源的电VINzrOgF丰 Lz士 3Vout压，若VIN>VSENEN超过20mV卩C会自动切换到主电源供电。卩 C还可以通过I/O 口驱动 不同颜色的LED,显示主、辅电源的供电状态。LTC4414Vin SENSEGND GATECTL STAT图5高端功率开关3高端功率开关图5是由LTC4414组成的高端功率开关电路。由CTL端施加逻辑电平来控制P-MOSFET的通、断。该电路可由卩C控制、电路控制或手动控制。CTL=L时，

11、开关导通；CTL=H时，开关关断。外围元器件的选择LTC4414的主要外围元器件是 P-MOSFET输入、输电容器 CIN和COUT1 P-MOSFET的 选择为满足电路工作的可靠性，要选VDSS>VIN(max及RDS(on)小的P-MOSFET在VIN低、ILOAD大时，要保证 ID>ILOAD(max)及 RDS(on) x I LOAD(max) <20mV2 C IN及C OUT的选择为保证在电源切换及负载有较大变化时输出电压稳定，选择合适的CIN及COUT很重要。C IN 一般在0.110卩F范围内选择，C OUT在147卩F范围内选取。C IN及C OUT 可选用多层陶瓷电容器(MLCC,其电容量大小是否合适最好通过实验来调整。在使用MLCC电容器时，因其ESR氐，自身谐振频率及 Q值高，有可能在AC适配器供电 插拔瞬单间生高压脉冲而损坏LTC4414因此，凌特公司建议在输入电容中串联几个Q的电阻以降值