什么是電壓優先選擇應用電路？它有哪些應用場景

2025-01-02 來源：廣東合科泰實業有限公司作者：廣東合科泰實業有限公司原創文章

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在很多電源電路中，可能需要好幾個電源系統供電，這一方面保障電路的持久供電，還有就是保護元器件等。比如適配器、UPS電源、儲能裝置等，這些產品對于電壓優先選擇是非常關鍵的，其應用電路對于電壓變換及選擇有著嚴格規定。電壓優先選擇應用電路是一種在電路設計中用于選擇電壓源的電路，它在很多場景下具有關鍵作用。

電壓優先選擇應用電路的核心原理是基于元器件和芯片對于電源進行自動選擇，當電路中存在多個電壓源時，電路會自動選擇其中一個電壓源進行供電。這通常通過特定的電路設計和元件，如MOSFET管、二極管等產品來實現選擇。

這種電路在許多領域都有廣泛應用，包括適配器、UPS電源、儲能裝置等需要多個電壓源供電的電子設備。如一個電子設備可能既可以通過USB接口供電，也可以通過墻上適配器供電。此時，電壓優先選擇應用電路就可以確保當墻上適配器存在時，優先使用適配器供電；當適配器不存在時，則自動切換到USB接口供電。

例如，這種電路通常包括MOSFET管（如P溝道MOSFET）、二極管（如肖特基二極管）等元件。這些元件的選擇取決于電路的具體需求和電壓源的特性。當電路中存在兩個電壓源（如VUSB和VBAT）時，可以通過一個PMOS管和一個二極管來實現電壓優先選擇。當VUSB存在時，PMOS管不導通，電壓源VUSB通過二極管給電路供電；當VUSB不存在時，PMOS管導通，由VBAT供電。

MOS管在電壓優先選擇電路中常用于控制電流的通斷。當某個電壓源被選中時，相應的MOSFET管會導通，允許電流通過；而當該電壓源不可用時，MOS管則關斷，阻止電流通過。在電路中，一個P溝道MOSFET可以用來阻止電流從墻上適配器流入USB接口，當墻上適配器不存在時，MOSFET的柵極被拉低，源極和漏極之間導通，從而允許USB接口為電路供電。二極管在電壓優先選擇電路中常用于防止電流倒灌和電壓損失。例如，肖特基二極管可以防止USB接口通過電阻消耗能量，從而提高電路的能效。在給電路選擇MOS管時，要確保其最大工作電壓和電流容量能夠滿足電路的需求，根據電路的工作電壓和電流要求,選擇適合的MOS管,以確保其正常工作且不會受到損壞，開關速度快，能滿足高效率需求。合科泰的AO3442、IRLML0100等產品可滿足要求。

在某種情況下，還可以使用更復雜的電路來實現更精細的電壓源選擇和控制。如在超級電容和鋰離子電池并聯供電的系統中，可以通過電壓優先算法和相應的電路來實現對兩個電源的智能切換和管理。?電池與外部電源的切換?，當外部電源（如USB）供電時，斷開電池供電；當外部電源斷開時，由電池供電，實現自動切換?。多電源同時存在時的選擇?：當多個電源同時存在時，電路會根據電壓優先級選擇最高的電源供電。例如，當5V USB供電和4.2V鋰電池同時存在時，5V USB供電具有優先權?。

電壓優先選擇應用電路在多個領域有著廣泛的應用，在適配器和UPS電源中，電壓優先選擇應用電路能夠確保在多個電源輸入的情況下，自動選擇最合適的電源進行供電。例如，當墻上適配器與USB接口同時存在時，電路會自動選擇墻上適配器作為優先供電源。還有，在電池充電管理系統中，該電路能夠智能地選擇充電源。例如，當設備同時連接到墻上適配器和USB接口時，電路會自動選擇墻上適配器進行快速充電，而當適配器不可用時，則切換到USB接口進行充電。

在一些能源管理系統中，超級電容和鋰離子電池可能會并聯在一起為設備供電。此時，電壓優先選擇應用電路能夠根據超級電容和鋰離子電池的電壓值大小來決定誰為設備供電。當超級電容的電壓較高時，它會優先放電為設備供電；而當其電壓降低時，鋰離子電池則會接管供電任務。

比如，在某些改進型能源管理系統中，電壓優先選擇應用電路還可能會被設計為優先對超級電容進行充電。當超級電容的電壓達到一定水平時，它會開始對鋰離子電池進行充電。在放電過程中，超級電容會首先放電，而當其電量不足時，鋰離子電池則會開始放電以補充能量。

在嵌入式系統中，電壓優先選擇應用電路能夠確保系統在多個電源輸入的情況下穩定運行。例如，在一些需要低功耗運行的嵌入式設備中，該電路能夠根據電源的可用性智能地切換供電源以降低功耗。在工業控制系統中，電壓優先選擇應用電路能夠提高系統的可靠性和穩定性。例如，在一些需要持續供電以確保生產流程不間斷的工業環境中，該電路能夠確保在電源故障時快速切換到備用電源以避免生產中斷。在智能家居設備中，電壓優先選擇應用電路也發揮著重要作用。例如，在智能插座、智能照明等設備中，該電路能夠根據用戶的設置和電源的可用性智能地切換供電源以提高設備的能效和用戶體驗。

以某款分立器件產品應用電路方案為例，電路同時使用 USB 接口和墻上適配器，通過 CN3066/CN3066B 對電池進行充電的例子。當二者共同存在時，墻上適配器具有優先權。 M1 為 P 溝道 MOSFET， M1 用來阻止電流從墻上適配器流入 USB 接口，肖特基二極管 D1 可防止 USB 接口通過 1K 電阻消耗能量，當墻上適配器不存在時，M1 的 G 極被拉低，DS 導通。電壓優先選擇應用電路應用廣，這個電路用到了合科泰生產的10MQ100N，這個二極管具有良好特性。