用于4G断电报警器供电的切换电路设计

设计了一个用于4g断电报警器供电的切换电路，

报警器在市电停止，外部供电切断时，

需要通过3.7v的锂电池供电，给服务器上报事件，由服务器拨打电话给用户。

现分享给大家。

最简单的切换电路可以由两个SS14的二极管搭建，如下图：

上图中的D1，D2是肖特基二极管SS14，其正向导通电压大概为0.3V。

当用外部电源供电时，LDO输出4.3V的电压，D1导通，D1的负极电压为4.0V。

此时，D2两端的电压差达不到正向导通电压的要求，D2截止，4g模块由LDO供电。

当没有外部电源时，LDO输出0V，D2导通，3.7V的锂电池输出的电压经过D2给4g模块供电。

此时，D2负极电压为2.2V-3.7V。

锂电池的供电电压不是一个恒定值，当充满电时，其电压可高达4.2V。

当放电至锂电池的保护电压时，其电压仅为2.5V，如下图电池电压与电池容量的关系图。

电池电压与电池容量的关系图

如上图，如果以0.5C的速度放电（即2小时放完电），放完80%的电之后的电压大概为3.4V。

如果以0.5C的速度放电（即0.5小时放完电），放完80%的电之后的电压大概为3.6V。

如果以0.3C的速度放电（即0.3小时放完电），放完80%的电之后的电压大概为3.7V。

4g模块的可靠工作电压范围为3.5V-4.3V，加上D2二极管的压降，只有当电池的电压在3.8V-4.2V之间时，4g模块才能可靠工作。

从上图可以知道，电池仅仅放完10%的电量，4g模块就不能可靠工作了。

可见二极管D2的压降对电池的续航工作时间有巨大的影响。

怎么消除这个影响呢？

我想到了MOS管，MOS管的导通电阻小，压降小，不会影响电池的续航工作时间。

我对电路作了如下改进：

改进后的双电源切换电路图

+4.3V为外部供电的电源电压，+4.0V为给4g模块供电的电压。

VBAT+为电池的供电电压。

Q7为P沟通MOS管，其栅极电压(G,2脚)低于源级电压(S, 3脚)时，漏极(G, 1脚)与源极(S, 3脚)导通，导通电阻大概为几十毫欧。

当外接电源输出电压时，标号+4.3V的节点输出0V， D4导通，D4负极为+4.0V，Q7的体二极管截止，其G极电压高于源级电压，Q7截止，由外接电源供电。

当外接电源断电时，D4截止，Q7的体二极管先导通，使得G极电压低于S极电压，PMOS Q7导通。

电池通过导通的漏极和源极向4g模块供电。由于PMOS导通电阻仅为几十毫欧，当4g模块工作电流达到最大的2A时，其压降也仅为几十毫伏，可以忽略不计。

经过这样的改动之后，电池放电完80%的容量，电压为3.5V左右时，4g模块还能工作。

大大延长了电池的续航时间。

来源：物联网全栈开发

审核编辑：汤梓红