锂电池切换电路 USB外接电源与锂电池自动切换电路设计，你GET到精髓了吗？|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

USB外接电源与锂电池自动切换电路设计，你GET到精髓了吗？

当我们的电路既可以由外部 USB电源供电，也可以由锂电池供电时，我们需要进行如下的逻辑设置：

1、外部电源供电时，断掉锂电池的供电；

2、断开外部供电时，由锂电池供电。

下面是作者在设计电路时所使用的电路：

电路说明

当 VUSB 是 USB 供电时，MOS 管不导通，VCC 等于 VUSB 减去二极管D1 的压减；当 VUSB 断开时，MOS 管导通，由 VBAT 供电，实现自动切换。

原理分析

这里以 VUSB 为 5V USB 供电，VBAT 为 4.2V 锂电池供电为例分析：

1、当 VUSB 为 5V 时，PMOS G 端电压为 5V，PMOS 不导通，电压经过 D1 直接到 VCC。

2、VUSB 断开之后，PMOS 的 G 端电压由 R1 下拉到 GND，PMOS 导通，VCC 由 VBAT 供电。

到这里，有部分小伙伴不明白，这个电路为什么 MOS 管能导通，这里简单描述一下，这个电路的巧妙之处正是应用了 MOS 管寄生二极管的存在，MOS 管未导通之前，S 端电压变为 VBAT-0.7V，这样 S 端电压肯定比 G 端电压高，所以 PMOS 导通，导通之后，寄生二极管短路，不再起作用。

3、实际工作中，我们肯定希望在 USB 端通电的情况下能给电池充电，这里简单加一个充电电路就可以了，这样，整个电路既可以切断锂电池供电，还可以给锂电池充电。此电路应用于量产电路，大家消化之后测试通过就可以直接用了。

USB与电池供电切换电路介绍

很多电子产品中都用电池供电，通过USB充电。当插上USB的时候，如果设备仍然需要工作，我们希望通过USB供电同时切断电池的供电。下面就介绍如何通过一个二极管、一个电阻和一个pmos管来实现。

USB电压为5V，电池选择锂电池，满电电压4.2V。当没有接USB的时候，PMOS的G极通过电阻接到了GND，所以G极的电压为0V。PMOS的D极通过内部的续流二极管通到了S极，S极的电压就是4.2V-0.7V=3.5V，所以Vgs(-3.5V)<Vgs(th）(-1V)（这个mos管的导通电压典型值为-1V），MOS管导通，VCC等于电池电压，同时短路了MOS管的续流二极管。二极管1N5819阻止电压通到G极。

当接入USB电源后，通过二极管1N5819到VCC，电压大概为5-0.7=4.3V。而G极的电压变成了USB的电压5V，所以Vgs(0.7V)>Vgs(th）(-1V)，MOS管截止，D极和S极不导通。

理论上使用二极管也可以实现类似的功能，比如下图。当没有接USB的时候，二极管导通，由电池供电；当接入USB电源后，二极管截止，由USB供电。

之所以不使用这种方式，我目前知道的原因有：

1、二极管有压降；

2、二极管消耗的电池能量比MOS大；

欢迎大家补充。

在网上还有一些电路对调了MOS管的DS极，如下图所示。(说明一下，这个不推荐使用)

错误的方案

通过前面类似的方式分析，这个电路可以实现类似的功能，但是有一个问题，当USB供电的时候，MOS管D极的电压高于S极，续流二极管会导通，电流会通过这个二极管倒灌回电池，给电池充电。这是很危险的，首先电压不匹配，其次没有充电管理，很容易过充，损坏电池甚至引发电池爆炸。网上这种图有不少，大家使用前一定要仔细分析分析，不要随便拿过来就用。

到此，我们实现了USB和电池供电的切换电路设计，希望对小伙伴们有所帮助。如果我讲的有错误的地方，欢迎大家指出。