从PC的USB端口获取电源是有意义的，但这种方法只允许在PC运行时操作。另一个显而易见的解决方案是一个标准的110VAC插座和一个交直流转换器，但该电源使设备暴露在任何交流插座固有的噪声和电压波动中。因此，碱性电池或可充电电池虽然不能作为唯一的电源，但如果外围设备要便携，则是必要的组件。第三种选择是使用所有三种电源。虽然牺牲了简单性，但这种安排使产品更加通用，而且并不像人们想象的那么困难或昂贵。

适配器和USB端口之间切换的电路可以像MOSFET和二极管一样简单，也可以像两个功率转换器一样复杂。任何一种情况都需要电池，用于备份和便携式操作。下面的讨论将介绍利用这三种电源优势的不同方法。每种选择都有利有弊，但都能完成任务。

特别便宜

一个二极管、一个场效应管和一个电阻构成了一个基本的切换电路。图1的输入级显示了电路如何在USB端口和适配器之间实现无缝切换。当USB供电线上的电压下降时，FET将+5V适配器连接到电池充电器。在250mA的负载下，当USB电压降至+4.3V时，会发生这种连接。

低组件数使这种拓扑非常可靠，并且还简化了任何必要的调试和故障分析。该电路在高达600mA的电压下提供+1.25V至+5V，效率为95%。备用电池确保该输出不受电源噪声和下垂的影响。而且，为了防止设备不能携带，无需电池也能实现完全的转换功能。

电池充电器只能在+4.35V到+6.5V的输入电压范围内工作。当其供电电压低于+4.35V时，就像在负载下尝试切换时一样，电池充电器与电池完全断开，只留下电池供电负载。当适配器电压较低时，该电路可能无法干净地切换。除非FET以0.5V的阈值关闭，否则它会轻微导电，并允许电池通过该连接到适配器输入放电。缓解这种担忧的一个简单方法是将二极管与适配器串联，从而消除反向电流的可能性。

再多一点

图2的电路虽然稍微复杂一些，但其功能与图1基本相同。当USB电压下降时，该电路不是一个FET连接适配器和电池充电器，而是包括三个FET，一个电压检测器和一个逆变器，以确保在特定切换点连接。

由于设计人员可以将电压检测器(U1)配置为在不同电压下切换，因此在切换过程中看到的任何电压下降也可以由设计人员定义。当U1的VCC低于内部参考电压时，低激活RESET变低并立即打开Q1和Q2。Q3立即被U2A关断，U2A的输入是active-low RESET线。为了保护相关元件免受反向电流的影响，并确保持续向负载供电，逆变器的下降时间确保两个电源的连接最长仅为500ns。对于图1，该电路在高达600mA的电压下提供+1.25V到+5V，效率为95%。电池确保输出抗电源噪声和下垂，对于非便携式设计，切换功能完全没有电池。

从USB输入到适配器输入的精确切换消除了对输入的密切调节的需要，也使设计人员能够确定可接受的下垂水平。二次输入端的背靠背场效应管使电路能够阻挡反向电流，否则电流可能从电池流向任何一个输入。fet还可以防止USB输入和适配器输入之间的任何电位差的影响。

在主输入端使用电压检测器和场效应管，在次输入端使用两个场效应管，增加了电路的复杂性和相对成本，并使该电路更难调试。两个FET的输入电压也比图1的单个FET降低了约0.3V，这降低了USB和适配器输入的效率。同样，电池充电器仅适用于+4.35V至+6.5V的输入电压。

最重要的

让我们假设所讨论的外设是一个全球定位系统(GPS)，它在用户从个人电脑下载地图后在汽车中运行。允许在多个源电压之间切换的电路是至关重要的。图3显示了一种鲁棒和通用的电源/切换电路，与刚才讨论的电路设计相比，它提供了许多优点。

dc-dc降压转换器U3的输入范围(+2.7V至+14V)允许连接到各种源。两个有用的例子包括USB端口和12V汽车电源。U3在+1.25V至+14V的输出电压范围内提供高达1A的输出电流，效率高达96%。在没有USB或适配器电压存在的情况下，电压检测器和逆变器(U1和U2)确保切换到dc-dc步进转换器(U4)，该转换器由电池供电，效率高达94%。U4提供高达500mA的输出从+2V到+5.5V。这种灵活性允许用户将信息下载到设备上，从主电源拔下电源，将其携带到汽车或其他电源上，然后再插上电源，所有这些操作都不会中断。

U4的一个限制是，如果在提取大于500mA的负载电流时将电路从USB或适配器源断开，则无法支持操作。U4的输出电压将下降，负载将关闭。此外，由于电路中没有电池充电器，用户需要定期更换电池。(作为替代方案，你可以简单地添加一个充电器和可充电电池。)

完全集成

单个IC(图4)提供了一个完全集成的电路，最大限度地减少了电路板空间，并支持多种电源选项。MAX1774包含两个带备用电池切换的高效降压转换器。它提供来自外部电源或主电池的两个输出电压。主输出电压从+2.6V到+5.5V可调，负载电流超过2A，效率高达95%。核心输出从+1V到+5V可调，负载电流高达1.5A，效率高达91%。如果USB和适配器输入都不是活动的，主电池以这些高效率提供两个输出。如果主电池电量不足，MAX1774内部电路将负载切换到备用电池。IC的输入范围(+2.7V至+28V)允许它由标准的110v至5v交直流转换器或汽车的+12V电源供电。

上面概述了用于电源切换的四种不同的电路拓扑，每种电路拓扑都提供了一个备用电池，用于便携性和限电保护。第一个示例仅使用MOSFET和二极管实现电源切换，第四个示例是一个完全集成的选项，可缩短整体上市时间。在这些极端之间有许多电路变化，以达到相同的目的。这些示例旨在作为起点，以便针对特定的应用程序进行优化。

这篇文章的类似版本出现在2003年2月的《便携式设计》杂志上。