基于bq24161+TPS2419双电池供电方案的设计分析

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> 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4所示。

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10Ω~200Ω的电阻，本设计中选取30Ω电阻R13。RSET引脚是用力设置MOSFET的关断门槛，如下式：

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5是备电通路TPS2419电路的设计。

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<="" p="">

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，VBAT1_SYS<="" p="">

下面分为静态负载电流以及动态负载电流两种情况，在不同工作条件下测试系统电压VSYS的稳定性以及VBAT1_SYS与VBAT2_SYS之间是否相互影响，其中：CH1-VSYS，CH2-VBAT1_SYS，CH3-VBAT2_SYS，CH4-ISYS。

1) 持续负载电流条件下测试

测试方法：VSYS系统供电端上加恒定3A静态电流负载，在主电、备电供电条件下，测试备电插入、拔出过程中VSYS电压的稳定性和稳定性。

测试结果表明：在静态电流负载条件下，备电的插入、拔出能够保证系统电压VSYS电压的稳定性以及供电的可靠性，另外备电的插入、拔出不会对主电电源产生影响。

2) 动态负载电流