升壓轉(zhuǎn)換器在電池和USB電源之間切換

本應(yīng)用筆記介紹了一種電路，該電路以最少的電路在電池電源和USB電源之間無(wú)縫切換。設(shè)計(jì)采用升壓轉(zhuǎn)換器架構(gòu)，在USB電源線和升壓轉(zhuǎn)換器（MAX1792/MAX1795/MAX1796）輸出之間連接LDO（MAX1797）。

介紹

現(xiàn)在，幾乎所有PC都包括USB端子，其中許多終端為鼠標(biāo)，PDA，MP3播放器和其他外圍設(shè)備提供電源并傳輸所需的數(shù)據(jù)。這些 USB 端子可在 500V （5.2W） 下提供高達(dá) 5mA 的電流，同時(shí)用作數(shù)據(jù)線;任何繪制超過(guò)此值的嘗試都受到主機(jī)的限制。對(duì)于由 USB 端口供電的應(yīng)用（如 PDA、DSC 和 MP3 播放器），有限的可用功率必須以高效和穩(wěn)定的電壓提供。系統(tǒng)應(yīng)在電池電源和 USB 電源之間無(wú)縫切換。

實(shí)現(xiàn)這種開關(guān)的傳統(tǒng)、最簡(jiǎn)單的方法是將二極管OR電路從電池和USB端口連接到負(fù)載。然而，這種安排包括等于負(fù)載電流乘以二極管正向電壓的功率損耗。特別是在從電池吸收電流時(shí)，二極管會(huì)施加恒定的功率損耗，從而降低轉(zhuǎn)換器的輸出電壓精度。用模擬開關(guān)代替二極管可以最大限度地降低功率損耗，但這種方法會(huì)增加開關(guān)的成本。

更通用的升壓轉(zhuǎn)換器架構(gòu)可以以最少的電路完成USB端口和電池之間的自動(dòng)切換，而不是模擬開關(guān)或二極管OR電路（圖1）。低壓差線性穩(wěn)壓器（MAX1792 LDO）連接在USB電源線和升壓轉(zhuǎn)換器（MAX1795/MAX1796/MAX1797）輸出之間。

圖1.此電路在 USB 端口和電池之間自動(dòng)切換。

選擇電池電壓會(huì)使升壓轉(zhuǎn)換器為負(fù)載供電，負(fù)載也會(huì)向LDO輸出施加電壓。為了保護(hù)LDO，包括一個(gè)肖特基二極管（D1）或選擇一個(gè)具有足夠輸出電壓額定值的LDO。（MAX1792 LDO沒有足夠的額定值。二極管允許最大LDO輸出為V在+ 0.3V，這是大多數(shù) LDO 的額定輸出電壓。設(shè)置LDO輸出電壓的R1-R2電阻分壓器中的電阻值應(yīng)盡可能大，以最大限度地減小負(fù)載電流。轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為3.3V，因此分壓器電流（約10μA）與負(fù)載電流相比可以忽略不計(jì)。

當(dāng)USB端子處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，LDO為負(fù)載供電，并且LDO的輸出必須設(shè)置為超過(guò)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。請(qǐng)注意，大多數(shù)升壓轉(zhuǎn)換器架構(gòu)都具有脈沖跳躍功能。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓超過(guò)其內(nèi)部電阻分壓器設(shè)定的值時(shí)，轉(zhuǎn)換器停止產(chǎn)生脈沖，從而在不關(guān)斷的情況下實(shí)現(xiàn)低靜態(tài)電流。轉(zhuǎn)換器的標(biāo)稱輸出電壓范圍不得與LDO的標(biāo)稱輸出電壓范圍重疊，這種情況可能導(dǎo)致升壓轉(zhuǎn)換器開關(guān)。MAX1792的輸出電壓設(shè)置為4V，無(wú)需二極管OR電路，無(wú)需使用微控制器或GPIO，即可在USB端口和電池之間切換（圖2）。

圖2.圖1所示LDO和升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓范圍不得重疊。

圖3所示為MAX1斷開時(shí)的圖1792輸出瞬態(tài)。負(fù)載為10Ω。如圖所示，即使USB連接是熱插拔的，輸出電壓也能無(wú)縫切換。較重的負(fù)載會(huì)減慢上升和下降時(shí)間。您可以通過(guò)增加輸出電容來(lái)抵消這種影響。

圖3.圖10所示電路在1Ω負(fù)載下的輸出瞬變。頂部波形是MAX1792的輸入電壓;底部波形是負(fù)載電壓。

審核編輯：郭婷