【转载】外置USB供电与内置锂电池供电自动切换电路

原文：https://dianlua.com/029

前言

很多内置有锂电池的便携电子设备，比如手机，通常采用这样的供电方式：

1、没有插入USB电源时，使用内置的锂电池供电。
2、当插入USB电源时，切换为由外置的USB电源供电，并对锂电池进行充电。
下图电路就是实现上述的功能，它来自一款电子书阅读器（Kindle同类产品）：

本文要讲解的是“外置USB供电与内置锂电池供电的自动切换电路”，所以先把上述电路中不相关的电路隐藏。

也就是隐藏锂电池充电管理、电源滤波等电路：

隐藏后变成这样：

这一下子，电路变得好简单，实现电源切换的功能，竟然只需要一个二极管、一个MOS管、一个电阻！

电路分析

功能逻辑是这样的：

1、当插着USB电源时，由外置的USB电源供电，即VBUS对VOUT供电。
2、当拔掉USB电源时，切换为由内置的锂电池供电，即VBAT对VOUT供电。
3、当重新插入USB电源时，切换为由外置的USB电源供电，即VBUS对VOUT供电。

最终电路

在拔掉USB电源的瞬间，有没有可能MOS管Q4来不及打开，导致VBAT的电压没有及时切过来？
是有可能的。
MOS管Q4没有快速打开，VBAT供电不能及时续上来，会导致VOUT电压下降过多，VOUT的负载电路就可能工作异常。如果电路的负载较重，拉取的电流较大，尤其容易出现在供电电源切换时VOUT电压下降过多的问题。
怎么办呢？
1、可以加快MOS管打开导通的速度。方法是减小VBUS的滤波电容的容值，减小电阻R155的阻值，这都是让VBUS快速掉电，从而让Vgs快点到达令MOS管完全打开的电压。
2、在VOUT增加滤波电容，但是效果不怎么明显。
3、这是重点！可以给MOS管并联一个肖特基二极管D1，如下图所示：

该肖特基二极管D1的正向导通压降约为0.3V，比MOS管的体二极管要小。在MOS管完全打开之前，VBAT通过肖特基二极管D1对VOUT进行供电，可以缓解VOUT电压下降过多的问题。

这个方法非常实用，该电路与方法已经被申请了实用新型专利。其实很多再普通不过的电路都被申请了实用新型专利，尽管这些电路被大众长期使用在先，具体就不展开了。

应用案例

除了上述的电子书阅读器有应用之外，还有大量的产品使用了这个切换电路。
比如MicroPython领域著名的01Studio公司，其出品的多款开发板都有这个切换电路。
以其中的一款型号为“pyWiFi-ESP32”的开发板举例，其电源部分的电路图如下：

其中，电源切换相关的电路在这里：