3.3V MCU板低壓的直流電壓供電設(shè)計

作者：Benabadji Mohammed Salim

當今大多數(shù)微控制器（MCU）都采用3.3V或更低的直流電壓供電。間歇性使用的低功耗嵌入式系統(tǒng)涉及到電池。對于永久使用的情況，設(shè)計還通常包括一個主電源（帶有變壓器和AC/DC電路），并使用線或二極管將兩種電源連接在一起（參考文獻1和2）。對早期的設(shè)計（通常采用9V或更高的電池電源供電）而言，眾所周知的二極管正向壓降（0.6V）不會有什么問題。但是在最新的電路中，即使選擇肖特基二極管（0.3V），也不推薦使用這種解決方案。

更好的選擇是使用專用的IC控制器來對電池電源和市電電源進行組合。諸如LT4351（參考文獻3）之類的器件，由于鎮(zhèn)流器MOSFET晶體管的Rdson非常低，因此所產(chǎn)生的正向壓降僅為數(shù)十毫伏（mV）。但是，與下面簡單的分立式解決方案相比，這類專用IC通常很昂貴，而且很難找到。

當我在設(shè)計需要長期使用的超低功耗便攜式數(shù)據(jù)記錄儀而想要提高其整體效率時，圖1中的電路就至關(guān)重要。

圖1：對于電源的線或應(yīng)用，這種簡化的分立式電路與二極管的方法相比可提高效率。

下面進行簡要說明。如果存在主電源（Vin1），則N溝道MOSFET晶體管T3就會導(dǎo)通，進而會將P溝道MOSFET T2的柵極下拉而使T2導(dǎo)通。晶體管T1所看到的柵源電壓（Vgs）是T2的漏源電壓（Vds），該電壓僅為數(shù)十mV。因此，T1關(guān)閉，外部電源通路（Vin2）處于開路狀態(tài)。

現(xiàn)在，在間歇性Vin1斷電的情況下，T3由于其柵極通過R1下拉而斷開，并且T1導(dǎo)通。晶體管T2由于其柵極通過R2上拉而截止（T2的Vgs幾乎為零）。

MOSFET T1和T2應(yīng)選擇低電平柵極類型并具有超低導(dǎo)通電阻特性（例如：T1 = T2 = PMN50XP［參考文獻4］，其在Vgs =3.3V時Rdson為60mΩ）。晶體管T3可以采用流行的2N7000（或表貼器件2N7002）。

存在主電源時，電路的靜態(tài)電流約為20μA，否則近乎為零。因此，電池適合作為外部電源。

R1和R2的值并不重要。如果希望獲得非常低的靜態(tài)電流，則可以將它們選為數(shù)百kΩ；如果希望減少輸入電源之間的換向時間，則可以將它們選為數(shù)十kΩ。

Benabadji Mohammed Salim在阿爾及利亞奧蘭科技大學攻讀計算機科學碩士學位。

參考文獻

Fundamentals of power system ORing， Martin Patoka， EDN， March 21， 2007

Use op amps to make automatic-ORing power selector， Bob Zwicker， EDN， August 11， 2011

LT4351 MOSFET Diode-OR Controller， Linear Technology Corporation

PMN50XP P-channel TrenchMOS extremely low-level FET， NXP Semiconductors， 2007
編輯：hfy