作者：Benabadji Mohammed Salim

當今大多數微控制器（MCU）都采用3.3V或更低的直流電壓供電。間歇性使用的低功耗嵌入式系統涉及到電池。對于永久使用的情況，設計還通常包括一個主電源（帶有變壓器和AC/DC電路），并使用線或二極管將兩種電源連接在一起（參考文獻1和2）。對早期的設計（通常采用9V或更高的電池電源供電）而言，眾所周知的二極管正向壓降（0.6V）不會有什么問題。但是在最新的電路中，即使選擇肖特基二極管（0.3V），也不推薦使用這種解決方案。

更好的選擇是使用專用的IC控制器來對電池電源和市電電源進行組合。諸如LT4351（參考文獻3）之類的器件，由于鎮流器MOSFET晶體管的Rdson非常低，因此所產生的正向壓降僅為數十毫伏（mV）。但是，與下面簡單的分立式解決方案相比，這類專用IC通常很昂貴，而且很難找到。

當我在設計需要長期使用的超低功耗便攜式數據記錄儀而想要提高其整體效率時，圖1中的電路就至關重要。

圖1：對于電源的線或應用，這種簡化的分立式電路與二極管的方法相比可提高效率。

下面進行簡要說明。如果存在主電源（Vin1），則N溝道MOSFET晶體管T3就會導通，進而會將P溝道MOSFET T2的柵極下拉而使T2導通。晶體管T1所看到的柵源電壓（Vgs）是T2的漏源電壓（Vds），該電壓僅為數十mV。因此，T1關閉，外部電源通路（Vin2）處于開路狀態。

現在，在間歇性Vin1斷電的情況下，T3由于其柵極通過R1下拉而斷開，并且T1導通。晶體管T2由于其柵極通過R2上拉而截止（T2的Vgs幾乎為零）。

MOSFET T1和T2應選擇低電平柵極類型并具有超低導通電阻特性（例如：T1 = T2 = PMN50XP［參考文獻4］，其在Vgs =3.3V時Rdson為60mΩ）。晶體管T3可以采用流行的2N7000（或表貼器件2N7002）。

存在主電源時，電路的靜態電流約為20μA，否則近乎為零。因此，電池適合作為外部電源。

R1和R2的值并不重要。如果希望獲得非常低的靜態電流，則可以將它們選為數百kΩ；如果希望減少輸入電源之間的換向時間，則可以將它們選為數十kΩ。

Benabadji Mohammed Salim在阿爾及利亞奧蘭科技大學攻讀計算機科學碩士學位。

參考文獻

Fundamentals of power system ORing， Martin Patoka， EDN， March 21， 2007

Use op amps to make automatic-ORing power selector， Bob Zwicker， EDN， August 11， 2011

LT4351 MOSFET Diode-OR Controller， Linear Technology Corporation

PMN50XP P-channel TrenchMOS extremely low-level FET， NXP Semiconductors， 2007
編輯：hfy