基于bq24161+TPS2419 双电池供电方案的设计分析

压差V（A-C）可以由RSET 引脚电阻设置，默认典型值为3mV（RSET 悬空）。

　　下面在备电突然插入或者拔出的情况下，针对不同的条件对TPS2419ORing 电路的工作原理进行分析，图3 是备电插入、拔出系统供电流程图。

　　图3 备电插入、拔出系统供电流程图

　　1） 当主电池给系统供电时，插入备电，如果备电电压满足VBAT2_SYS-VSYS》65mV， 那么备电的TPS2419 会打开外部的MOSFET，备电给系统供电，VSYS=VBAT2_SYS-Vdrop2，其中Vdrop2 是MOSFET 上的导通压降。对于主电的通路来说，如果此时VBAT1_SYS-VSYS 满足关断条件，那么主电池通路的MOSFET 会关断，由备电给系统供电，关断过程中VSYS 电压保持稳定，能够保证系统供电的可靠性。如果VBAT1_SYS-VSYS 不满足关断条件，那么主电的通路的MOSFET 仍然导通，此时主电备电的同时给系统供电。

　　2） 当主电池给系统供电时，拔出备电，因为此时备电通路MOSFET 没有打开，拔出备电对VSYS 没有任何影响，VSYS 仍然由主电来提供。

　　3） 当备电给系统供电时，拔出备电。在拔出备电的过程中VSYS 电压会有下降的趋势，当VSYS 电压跌落到主电通路VBAT1_SYS-VSYS》65mV 的导通门槛时，主电回路的TPS2419会迅速打开MOSFET，VSYS 电流由主电池来提供，由于TPS2419 能够迅速打开，因此在整个切换过程中能够保证VSYS 供电的可靠性。

　　综合以上几种条件下分析，表明本文中TPS2419 设计实现的ORing 电路在备电突然插入或者拔出的情况下，能够完全保证系统供电的可靠性。

　　下面先来分析讨论一下主电通路TPS2419 电路的设计，如图3 所示。

　　图4 主电池通路ORing 电路设计

　　TPS2419 的A、C 引脚电压检测输入引脚，用来检测外部MOSFET 上的压降，分别连接MOSFET 的源极和漏极，分别连接470nF 的去耦电容。对于MOSFET 的选择要考虑电压等级、Rdson、尺寸、驱动电压等级以及成本等因素。本设计中采用CSD16412Q5A 型N-MOSFET，其VDS 电压等级为25V，RDS（on） 只有13mΩ 。为了最大程度减小对TPS2419 内部电源的干扰，BYP 引脚需要连接一个2.2nF 的去耦电容。GATE 引脚提供外部MOSFET 的栅极驱动信号，其强健的驱动能力可以使得TPS2419 在100-200ns 的时间里迅速的关断外部MOSFET，为了防止过快的电流变化对电路的影响，需要GATE 引脚与MOSFET 的栅极之间串联一个10 Ω ~200 Ω的电阻，本设计中选取30 Ω 电阻R13。RSET 引脚是用力设置MOSFET 的关断门槛，如下式：

　　 （2）

　　负的关断门槛可以防止由于总线上噪声引起的误关断动作，但也会造成大的反向电流；正的关断门槛可以防止或减小反向电流，但是对噪声的敏感度高， 易在轻载时不断关断、重起。由于本设计是针对电池的应用，输入电源噪声很小，另外负载电流不太大，为了尽量防止反向电流引起的电池之间互充，可以设置关断门槛为0mV，因此取。

　　EN 引脚为TPS2419 的使能控制，为了最大限度的减小系统待机时候的静态电流，当系统处于待机条件下OREN1 信号拉低，TPS2419 处于不使能状态，静态电流可以维持在最小，此时系统的供电经过肖特基二极管D2 来提供。

　　图4 是备电通路TPS2419 电路的设计

　　图5 备电池通路ORing 电路设计

　　备电池通路与主电池通路TPS2419 电路设计基本相同，只是MOSFET 管的设计稍有区别。对于相同部分的电流这里不再赘述，只对MOSFET 部分进行分析讨论。如果在应用中需要关断备电池的放电，如果选用单MOSFET 的设计，当OREN2 设置TPS2419 处于不使能状态时，如果备电池电压高于VSYS 时，电流就会从外部MOSFET 的体二极管流向VSYS，从而不能断开备电的放电，因此这里需要采用对管的结构，这样就可以完全切断备电放电的通路。

　　2.4 实验结果分析

　　测试电路在静态负载以及动态负载不同负载条件下，系统供电电压VSYS 的稳定性以及VBAT1_SYS 与VBAT2_SYS 之间是否相互影响：

　　1） 备电不在位，主电提供系统电压VSYS，VBAT1_SYS》VBAT2_SYS 条件下插入备电。过程中不存在主电、备电切换供电过程，测试VSYS 电压的稳定性以及备电对主电通路的影响；

　　2） 备电不在位，主电提供系统电压VSYS，VBAT1_SYS《VBAT2_SYS 条件下插入备电。过程中系统供电由VBAT1_SYS 切换为VBAT2_SYS，测试在切换过程中VSYS 电压的稳定性以及备电对主电通路的影响；

　　3） 备电在位，主电提供系统电压VSYS，VBAT1_SYS》VBAT2_SYS，拔出备电。过程中不存在主电、备电切换供电过程，测试VSYS 的稳定性以及备电对主电通路的影响；

4） 备电在位，备电提供系统电压VSYS