2×AA/USB组合电源方法
时间：2024-11-15 21:07:11
尽管内置可充电锂电池一般为现今便携式套件的最好解决计划，但偶然应用带有内部电源选项（大概来自 USB 电源）的可改换电池依然更适宜。此 DI 展示了优化此性能的要领。
用您怪异的设想让工程界齰舌： 设想理念提交指南
组合电源的经常使用要领是将它们并联，每一个电源串连一个二极管。假如电压立室而且能够容忍因为二极管压降而造成的无效电池容量的一些丧失，那就没问题了。咱们假定所接头的套件是小型手持式或可放入口袋的货色，大概应用像 PIC 如许的微控制器，电池由两节 AA 电池构成，可选择内部 5 V 电源，以及一个可发生 3.3 V 外部电源轨。这里应用的简略转向二极管会致使内部电源电压不立室，同时浪掷 10% 或 20% 的电池容量。
图 1表现了一种更好的完成要领。内部电源经由预先调理以防止不立室，而自动开关可最大限度地缩小电池消耗。我在一次性和出产单元中都使用过这一计划，而且老是获得精良的结果。
图 1内部电源的预调理与与电池串连的简直无损的开关相结合，从而最大限度地延长了电池的应用寿命。
电池供电由 Q1 操纵，Q1 是一个反向 p-MOSFET。U1 将任何输出电压降至 3.3V。在没有内部电源的情况下，Q1 的栅极比其源极更负，是以它稳固导通，而且（简直）在 C3 上涌现残缺的电池电压，为升压转换器供电。Q2 的发射极-基极二极管阻拦任何电流流回 U1。除了外部漏极-源极或体二极管以外，MOSFET 的首要特点几乎是对称的，这同意这类反向操纵。
当存在内部电源时，Q1.G 将偏置至 3.3V，将其封闭并有效地断开电池连贯。当初，Q2 被驱动至饱和状况，将 U1 的 3.3 V 输入（减去 Q2 的 100–200 mV 饱和正向电压）连贯至升压转换器。（如图所示，2N2222 的 V SAT比许多其余范例的要低。）请注意，Q2 的基极电流并无浪掷，而只是增加了升压转换器的供电电流。应用二极管断绝 U1 会发生更大的压降，这可能会致使题目：新型优质 AA 锰碱性 (MnAlk) 电池的卸载电压大概远高于 1.6 V，而且假如 C3 两头的电压远高于低于 3 V，它们能够经由过程 MOSFET 固有的漏极-源极或体二极管放电。这类部署避免了任何此类题目。
反向 MOSFET 多年来始终用于供应电池反向维护，当然这类维护是这些电路所固有的。假如 Q1 未完整导通，比方在内部电源断开后的几微秒内，体二极管还会为来自电池的电流供应辅佐门路。
当初调节器的输入能够间接连接到 C3 和升压转换器。有些器件还具有外部开关，能够完整断绝输入，是以能够省略 D1。原则上，此类稳压器能够间接馈入终究的 3.3mV 电源轨，但这实际上会使题目变得庞杂，由于升压转换器还需要防反向，而且自身大概需求封闭。当存在内部电源时，R2 当初用于使 Q1 偏置封闭。
假如咱们假定该套件应用微控制器，咱们能够轻松监控 PSU 的运转。R5（纯真是为了平安起见）同意微控制器查抄是不是存在内部电源，而 R3 和 R4 则同意其正确丈量电池电压。它们的值是在假定咱们应用 8 位 A-D 转换和 3.3 V 参考电压的情况下计较得出的，分辨率为 10 mV/计数，或每一个单位 5 mV。将它们间接搁置在电池上，负载约为 5–6 ?A，这将在约莫 50 年内耗尽典范电池的电量；咱们能够忍耐这一点。所选电阻比的精度靠近 1%。
尽管内部电源输出表现为袒露，但您大概需要为其配备一些滤波和维护装配，比方多晶硅保险丝和适宜的齐纳二极管或 TVS。异样，没有指定连接器，但 USB 和桶形插孔都有它们的地位。
用您怪异的设想让工程界齰舌： 设想理念提交指南
组合电源的经常使用要领是将它们并联，每一个电源串连一个二极管。假如电压立室而且能够容忍因为二极管压降而造成的无效电池容量的一些丧失，那就没问题了。咱们假定所接头的套件是小型手持式或可放入口袋的货色，大概应用像 PIC 如许的微控制器，电池由两节 AA 电池构成，可选择内部 5 V 电源，以及一个可发生 3.3 V 外部电源轨。这里应用的简略转向二极管会致使内部电源电压不立室，同时浪掷 10% 或 20% 的电池容量。
图 1表现了一种更好的完成要领。内部电源经由预先调理以防止不立室，而自动开关可最大限度地缩小电池消耗。我在一次性和出产单元中都使用过这一计划，而且老是获得精良的结果。
图 1内部电源的预调理与与电池串连的简直无损的开关相结合，从而最大限度地延长了电池的应用寿命。
电池供电由 Q1 操纵，Q1 是一个反向 p-MOSFET。U1 将任何输出电压降至 3.3V。在没有内部电源的情况下，Q1 的栅极比其源极更负，是以它稳固导通，而且（简直）在 C3 上涌现残缺的电池电压，为升压转换器供电。Q2 的发射极-基极二极管阻拦任何电流流回 U1。除了外部漏极-源极或体二极管以外，MOSFET 的首要特点几乎是对称的，这同意这类反向操纵。
当存在内部电源时，Q1.G 将偏置至 3.3V，将其封闭并有效地断开电池连贯。当初，Q2 被驱动至饱和状况，将 U1 的 3.3 V 输入（减去 Q2 的 100–200 mV 饱和正向电压）连贯至升压转换器。（如图所示，2N2222 的 V SAT比许多其余范例的要低。）请注意，Q2 的基极电流并无浪掷，而只是增加了升压转换器的供电电流。应用二极管断绝 U1 会发生更大的压降，这可能会致使题目：新型优质 AA 锰碱性 (MnAlk) 电池的卸载电压大概远高于 1.6 V，而且假如 C3 两头的电压远高于低于 3 V，它们能够经由过程 MOSFET 固有的漏极-源极或体二极管放电。这类部署避免了任何此类题目。
反向 MOSFET 多年来始终用于供应电池反向维护，当然这类维护是这些电路所固有的。假如 Q1 未完整导通，比方在内部电源断开后的几微秒内，体二极管还会为来自电池的电流供应辅佐门路。
图 1 将 U1 表现为 LM1117-3.3 或近似范例，但许多更当代的稳压器供应了更好的解决计划，由于它们的输出在未通电时表现为开路，而不是同意反向电流从其输入流向接地。图 2表现了此完成。
当初调节器的输入能够间接连接到 C3 和升压转换器。有些器件还具有外部开关，能够完整断绝输入，是以能够省略 D1。原则上，此类稳压器能够间接馈入终究的 3.3mV 电源轨，但这实际上会使题目变得庞杂，由于升压转换器还需要防反向，而且自身大概需求封闭。当存在内部电源时，R2 当初用于使 Q1 偏置封闭。
假如咱们假定该套件应用微控制器，咱们能够轻松监控 PSU 的运转。R5（纯真是为了平安起见）同意微控制器查抄是不是存在内部电源，而 R3 和 R4 则同意其正确丈量电池电压。它们的值是在假定咱们应用 8 位 A-D 转换和 3.3 V 参考电压的情况下计较得出的，分辨率为 10 mV/计数，或每一个单位 5 mV。将它们间接搁置在电池上，负载约为 5–6 ?A，这将在约莫 50 年内耗尽典范电池的电量；咱们能够忍耐这一点。所选电阻比的精度靠近 1%。
许多组件没有指定值，由于它们取决于您抉择的稳压器和升压转换器。借助 LM1117-3.3，图 1 中的电路能够处置高达 15 V 的输出，但 TO-220 版本在负载电流靠近 80 mA 时会变得至关热（约 1 W，这是在没有散热的情况下的实践功率限定）。
尽管内部电源输出表现为袒露，但您大概需要为其配备一些滤波和维护装配，比方多晶硅保险丝和适宜的齐纳二极管或 TVS。异样，没有指定连接器，但 USB 和桶形插孔都有它们的地位。
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