通过在+5V输入和单节Li+可充电电池之间切换实现恒定+5V输出

作者：Don Corey，技术团队主要成员，Maxim Integrated

有些便携式应用需要由外部+5V墙上适配器供电，并且在电池备份模式下要求+5V系统电压。本设计提供了在外部+5V电源和可充电单节锂离子(Li+)电池之间进行切换的简单方法。设计将仍然维持应用电路的不间断+5V电源。

需要三种关键的电路功能：

高效率Li+电池充电器
高效率升压转换器，将电池电压转换为+5V
低损耗切换电路，在直流主电源和备份Li+电池之间自动切换

如图1所示，U1为高性能电池充电器(MAX8903)，能够为单节电池提供高达2A充电电流。电阻RIDC和RISET分别设置直流输入限流值和充电电流设置点。由于不使用SYS输出(引脚23和24)，所以充电电流将恒定，不受负载电流的影响。

Q1和Q2为双pnp晶体管，采用SC74封装。这些晶体管与p沟道FET Q4a和Q4b一起，形成理想的低损耗“或”操作二极管。然后将“或”二极管配置的输出连接至高性能升压转换器U2 (MAX8815A)。存在+5V输入电压时，U1对电池充电。相对于Q4a源极电压，R2电压提供负偏压，所以Q4a导通。Q2b基极电压高于Q2a晶体管发射极电压。由于足够大的基极电流通过R3流向地，所以Q2a关断，Q2b导通。此时，由于Q2b完全导通，Q2b集电极电压非常接近输出电压。由于Q4b栅极和源极引脚之间的电压差接近于0，所以Q4b也偏置关断。当+5V电源断开后或低于电池电压时，电路工作与以上关于Q4b、Q1a、Q1b、R4及R1的说明完全相同。

U2为高效率升压转换器，提供超过1A的持续电流。由于U2的输入电压范围为3.0V至5V，所以即使输入为+5V，U2仍然提供高度稳压5V输出1。

在+5V墙上适配器电源通路上添加升压转换器既有优点也有缺点。缺点是效率。相对于简单使用FET在墙上适配器电压和电池升压后的电压之间切换相比，升压转换器的功率损耗更大。然而，在输出上采用升压具有一个很好的优势：将稳定+5V输出并补偿适配器电缆上的IR压降。此外，在输出线路上添加MAX8815A可提供短路保护。

图1. 本设计在外部+5V电源和可充电单节Li+电池之间切换，提供恒定+5V输出。

参考
1 关于MAX8815A输出的更多信息，请参见其数据资料第4页的“OUTPUT VOLTAGE vs. INPUT VOLTAGE”：www.maximintegrated.com/MAX8815A。

About the Author:

Don Corey joined Maxim Integrated in 2006 and is a Principal Member of Technical Staff, Field Applications.He has over 30 years of analog electronic design experience.He got his BSEE from Central New England College.