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升压转换器在电池和USB电源之间切换,电路最小

来源:analog 发布时间:2023-08-16

摘要: 本应用说明介绍了一种电路,可以在电池供电和USB供电之间无缝切换,电路最小。该设计采用升压转换器架构,其中LDO (MAX1792)连接在USB电源线和升压转换器(MAX1795/MAX1796/MAX1797)的输出之间。

这一设计理念出现在2006年11月1日的《EE Times》日本版上,并于2006年11月21日刊登在《EE Times》美国版的网站上。

实际上,现在所有的个人电脑都包括一个USB终端,其中许多终端为鼠标、pda、MP3播放器和其他外围设备供电和传输数据。这些USB终端可以在5V (2.5W)下提供高达500mA的电源,同时作为数据线;任何超过这个数的尝试都会受到主机的限制。对于由USB端口提供的应用程序(如pda、dsc和MP3播放器),有限的可用功率必须以高效和稳定的电压提供。系统应该在电池供电和USB供电之间无缝切换。

实现这种开关的传统,最简单的方法是将电池和USB端口的二极管或电路连接到负载上。然而,这种安排包括功率损失等于负载电流乘以二极管的正向电压。特别是当从电池中吸取电流时,二极管施加恒定的功率损耗,降低了转换器的输出电压精度。用开关代替二极管可以使功率损失最小化,但这种方法增加了开关的成本。

代替开关或二极管或电路,一种更通用的升压转换器架构可以用最小的电路完成USB端口和电池之间的自动切换(图1)。在USB电源线和升压转换器(MAX1795/MAX1796/MAX1797)的输出之间连接一个低差线性稳压器(MAX1792 LDO)。


图1所示 该电路在USB端口和电池之间自动切换。

选择电池电压使升压转换器提供负载,这也对LDO输出施加电压。为了保护LDO,包括一个肖特基二极管(D1)或选择一个具有足够输出额定电压的LDO。(MAX1792 LDO没有足够的额定值。)二极管允许最大LDO输出V(IN) + 0.3V,这是大多数LDO的额定输出电压。R1-R2电阻分压器中的电阻值(用于设置LDO的输出电压)应尽可能大,以最小化负载电流。转换器的输出电压为3.3V,因此与负载电流相比,分压器电流(约10µA)可以忽略不计。

当USB终端工作时,LDO为负载供电,并且LDO的输出必须设置为超过转换器的输出电压。请注意,大多数升压转换器架构具有脉冲跳变能力。当变换器的输出电压超过其内部电阻分压器设定的值时,变换器停止产生脉冲,从而实现低静态电流而不停机。转换器的标称输出电压范围不能与ldo重叠,否则会导致升压转换器切换。在这里,MAX1792的输出电压设置为4V,这消除了对二极管或电路的需要,并且无需使用微控制器或GPIO即可在USB端口和电池之间切换(图2)。


图2 图1中LDO和升压转换器的输出电压范围不能重叠。

图3显示了图1中MAX1792断开连接时的输出瞬态。负载是10欧姆。如图所示,即使USB连接热插拔,输出电压也会无缝切换。较重的负荷减缓了上升和下降的时间。你可以通过增加输出电容来抵消这种影响。


图3 图1中电路带10欧姆负载的输出瞬态图。上面的波形是MAX1792的输入电压;下面的波形是负载电压。



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