简易USB‑锂电池自动切换电路

在设计单片机项目时，总会遇到需要独立电源供电的项目
锂电池成为必要的供电电源 但是锂电池需要充电 所以USB供电兼充电是必不可少的
本章采用PMOS + 肖特基二极管分立方案

锂电池充电芯片:TP4056

  TP4056 是单节 3.7V 锂聚合物锂电池专用线性充电芯片，充满截止电压 4.2V。
  ⚠️注意：TP4056只负责充电！芯片本身**不支持电池放电输出，无法直接给负载供电**。
  输入电压：4.0V‑6.5V，典型使用USB 5V供电。
  充满电压：4.2V ±1.5%
  最大充电电流：1A，充电电流大小可通过PROG引脚的外接电阻进行设置。

3.3V稳压芯片：ME6211C33M5G-N

  低压差线性稳压芯片（LDO），输出固定 3.3V，为主控单片机、外设供电。
  输出电压：3.3V
  输入电压范围：3.5V‑18V
  最大输出电流：500mA
  压差 (LDO dropout)：典型 180mV，输入电压仅需要比输出高0.18V就可稳定稳压
  静态电流极低，适合电池供电的便携设备。

我们需要在稳压芯片的输入端来设计切换电路 --> 锂电池/USB提供

切换开关我们选用AO3401A-P

  P‑沟道增强型 MOS 管，属于**逻辑电平低压驱动PMOS**。
  ⚠️选型提醒：如果选用高阈值大功率PMOS，3.7V锂电池电压不足以让管子完全导通，会出现MOS发烫、供电不稳的问题；
  而N沟道NMOS管不能直接串接在电池正极线路上，无法实现该切换电路功能。

原理

PMOS导通条件：栅极G电压 < 源极S（锂电池）电压，达到开启阈值后，S到D导通；
栅极G电压接近或高于源极S电压时，S‑D通道关闭，电池供电回路断开。

最简原理图

• USB 没有电源输入时：MOS 管栅极被 100K 下拉电阻拉至低电平。栅极电压低于锂电池电压，PMOS 导通，锂电池经过 S‑D 流向稳压芯片输入端，由电池给负载供电。
• 插上 USB，输入 5V 高电平时：栅极被 USB 拉高，PMOS 开关关闭，锂电池供电回路被隔离切断，USB 直接为稳压芯片提供输入电源。

为了防止电流倒灌，需要在 USB 供电支路上增加肖特基二极管
作用：隔离两路电源，避免后端电压反向流回 USB 接口，同时防止 USB 的 5V 电压经过 MOS 寄生二极管窜入锂电池回路。肖特基二极管正向压降低，供电损耗很小。

电路优化：滤波电容

在稳压芯片输入、输出端增加滤波电容，滤除电源纹波，让电压更加平滑稳定，提升电源稳定性。

完整供电方案

本方案优缺点
✅优点：成本低、无需专用电源管理芯片，电路简单；
❌缺点：USB 通路经过肖特基二极管会有约 0.3V 压降。