Источник бесперебойного питания для USB-устройств

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июль 2018

Mark Cherry

EDN

В портативных устройствах часто содержатся схемы, получающие питание от внешних источников, например, от USB. При отключении от питания USB к устройству подключается аккумулятор, питающий его через DC/DC преобразователь. Простейший способ гарантировать, что напряжение питания не просядет во время переключения на аккумулятор, основан на использовании схемы диодного «ИЛИ», показанной на Рисунке 1. Однако прямое падение напряжения на диоде может снизить эффективность и сократить время использования аккумулятора. Намного лучше эту функцию будет выполнять схема повышающего преобразователя с внешним P-канальным MOSFET (Рисунок 2). MOSFET Q₁ и преобразователь IC₁ образуют линейный регулятор напряжения. Источник питания USB подключен через диодное «ИЛИ» к истоку Q₁. Если на выходе преобразователя установить напряжение 3.4 В, сток Q₁ может стабилизировать напряжение до 3.3 В. В такой конфигурации потери мощности на Q₁ очень незначительны.

Рисунок 1.	Соединение диодов по схеме «ИЛИ» эффективно, но них теряется много мощности.

Рисунок 2.	Схема с повышающим преобразователем работает намного лучше, чем диодное «ИЛИ».

Напряжение питания шины, получаемое от USB, находится в диапазоне от 4.4 В до 5.25 В. При подключении его к шине открывается диод D₁ и выключает преобразователь. Преобразователь останется в выключенном состоянии до тех пор, пока его выходное напряжение будет превышать установленный резисторами обратной связи уровень 3.4 В. Напряжение шины питает нагрузку и включает источник тока для зарядки аккумулятора. Подбор сопротивления R₁ позволяет установить ток заряда никель-металлогидридного аккумулятора, равным одной десятой емкости аккумулятора. При отключении схемы от USB повышающий преобразователь включается и начинает питать нагрузку от аккумулятора. Из Рисунка 3 видно, что во время переключения с USB на аккумулятор ток нагрузки не прерывается.

Рисунок 3.	Эти осциллограммы (на нижней – напряжение нагрузки) показывают, что при переключении с USB на аккумулятор ток нагрузки не прерывается.

Материалы по теме