雙電源電路分析

雙電源電路（一）

雙極性或雙電壓電源可在兩個(gè)3端子穩(wěn)壓器的幫助下輕松設(shè)計(jì)。上圖顯示了使用IC的LM320和LM340的情況。異相交流由變壓器的次級(jí)和接地中心抽頭提供。單個(gè)全波電橋?qū)⑦@些電壓轉(zhuǎn)換為正直流電壓和負(fù)直流電壓（相對(duì)于接地中心抽頭）。整流電路的輸出借助電容器C1和C2進(jìn)行濾波。

LM340提供正電壓調(diào)節(jié)，LM320調(diào)節(jié)負(fù)電壓。還必須注意的是，兩種IC具有不同的引腳配置。LM320的情況不被視為地面。因此，在安裝負(fù)穩(wěn)壓器時(shí)要特別小心。

LM電路中的二極管用于提供保護(hù)。它們確保穩(wěn)壓器輸出端的瞬態(tài)電壓不會(huì)將輸出驅(qū)動(dòng)到高于其輸入的電位，從而對(duì)穩(wěn)壓器造成損壞。必須注意的是，二極管的放置方式如圖所示，而不是相反。二極管在同時(shí)接通兩個(gè)穩(wěn)壓器方面也起著重要作用。如果有機(jī)會(huì)發(fā)生這種情況，較慢的穩(wěn)壓器的輸出可能會(huì)被驅(qū)動(dòng)到較快穩(wěn)壓器的電位。因此，二極管在啟動(dòng)時(shí)可防止這些反極性。

許多應(yīng)用需要幾種不同的電壓電源。一種解決方案是建立幾個(gè)獨(dú)立的監(jiān)管機(jī)構(gòu)。然而，通常重要的是跟蹤所有這些電源電壓。也就是說，如果其中一個(gè)電源電壓上升2%，則最好所有電源電壓上升相同的量。這可以通過在可調(diào)三端穩(wěn)壓器上增加一個(gè)運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)。

圖中所示電路為負(fù)輸出電壓和正輸出電壓提供限流和熱關(guān)斷功能。正穩(wěn)壓由LM317可調(diào)正穩(wěn)壓器IC產(chǎn)生，如圖所示。

調(diào)節(jié)正電壓始終比R1兩端的電壓（在調(diào)節(jié)引腳上）高2.3V。該穩(wěn)壓輸出電壓用作反相放大器的輸入。運(yùn)算放大器A是該放大器的輸入級(jí)，LM337負(fù)穩(wěn)壓器是功率輸出級(jí)。因此，負(fù)穩(wěn)壓輸出電壓V“是正穩(wěn)壓V+的放大和反相版本。電流限制和熱關(guān)斷由LM317（用于正輸出）和LM337（用于負(fù)輸出）獨(dú)立提供。運(yùn)算放大器通過將LM337的調(diào)節(jié)引腳驅(qū)動(dòng)至高于所需負(fù)輸出+1.2V的電壓，確保負(fù)輸出電壓跟蹤正輸出。由于LM337位于運(yùn)算放大器的負(fù)反饋環(huán)路內(nèi)，因此此+1.2V失調(diào)出現(xiàn)在運(yùn)算放大器和穩(wěn)壓器之間，而不是穩(wěn)壓器輸出端。

雙電源電路（二）

日常電器中，雙電源自動(dòng)切換的例子隨處可見如：交流適配器和USB供電的電源切換、電池供電和USB供電的自動(dòng)切換。

這些電路都遵守一個(gè)共同原則：優(yōu)先選擇電壓高者。

其實(shí)最開始這個(gè)電路是在鋰電充電電路上發(fā)現(xiàn)的，數(shù)據(jù)手冊非常貼心的給出了雙電源自動(dòng)切換的參考應(yīng)用，簡單易實(shí)現(xiàn)。

電路：

電路實(shí)際現(xiàn)象：

只插入交流適配器，電路會(huì)自動(dòng)切換為交流適配器供電。

只插入U(xiǎn)SB-5V電源，電路會(huì)自動(dòng)切換為USB供電。

同時(shí)將交流適配器和USB-5V電源接入電路，由于交流適配器的輸出電壓一般為5.5V以上，比USB電源的5V略高，電路會(huì)自動(dòng)切換為交流適配器供電。

電路原理：

電路由1個(gè)P-MOS（如AO3401）、1個(gè)二極管（推薦用肖特基，壓降?。?、1個(gè)適當(dāng)阻值的下拉電阻組成。

假設(shè)USB電源電壓為5.0V，交流適配器的電壓為5.5V，比USB的略高。

當(dāng)交流適配器的5.5V單獨(dú)接入時(shí)，二極管導(dǎo)通，電路自動(dòng)切換為交流適配器供電，此時(shí)用電端電壓為5.5-0.3=5.2V。

當(dāng)USB-5V單獨(dú)接入時(shí)，P-MOS的DS寄生二極管首先導(dǎo)通，S極電壓為5-0.7=4.3V，而此時(shí)的G極被下拉電阻拉低為0V，故Vgs=0-4.3=-4.3V。-4.3V《P-MOS的GS最低導(dǎo)通門限電壓，于是P-MOS導(dǎo)通，之后用電端電壓為5-I*Ron。由于MOS的導(dǎo)通電壓都比較低，約幾十mΩ，且一般電路電流都不會(huì)超過2A，故P-MOS的導(dǎo)通壓降幾乎可以不計(jì)?？梢苑浅８咝У膶?V輸出至用電端。

當(dāng)交流適配器5.5V與USB-5V同時(shí)接入時(shí)，肖特基D1導(dǎo)通，此時(shí)P-MOS的G極電壓為5.5V，S極電壓為5.2V，Vgs=5.5-5.2=0.3V，0.3V》P-MOS的GS最低導(dǎo)通門限電壓，于是P-MOS關(guān)斷。電路便自動(dòng)切換為由輸入電壓較高的交流適配器供電。

同理此方法同樣適用于電池輸入與USB電源的自動(dòng)切換。將USB電源連接在電路輸入側(cè)的上面，4.2V鋰電連接在電路輸入側(cè)的下面，電路會(huì)優(yōu)先選擇電壓高者。