這個電路該怎么設(shè)計？點評幾位兄弟的電路圖，第四個有點意思

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大家好，我是王工。
在講電路之前，我想先說幾句。
+ D0 `7 ~  h; d1、首先感謝大家的評論，朋友圈差不多40來個兄弟在評論區(qū)給出意見，有幾個群里也在討論，還有幾個兄弟把圖發(fā)給我，一起琢磨。不管有沒有實現(xiàn)功能，這種自我思考的過程是挺有意思的。
2、做硬件電路，真的是要靠積累，沒有成千上萬個細節(jié)是做不好硬件的，所以都說硬件靠經(jīng)驗，不是沒有道理的。
3、本文的總結(jié)是好幾個兄弟提出來的，希望能夠收集大家的意見，看看別人是怎么想的，也希望能從中學(xué)到一點東西，一起學(xué)習(xí)，共同進步。
以下進入正題
, _% Y3 D" E+ I; A" W- m# @# E: k需求回顧：客戶在使用產(chǎn)品時，需要考慮DC12V和DC5V兩種電壓，可同時使用，也可單獨使用。那么可能出現(xiàn)三種情況：

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1、只有DC12V輸入時，電路正常工作；
2、只有DC5V輸入時，電路正常工作；
3、當(dāng)同時輸入DC12V和DC5V時，電路正常工作，且5V電壓不能影響12V電壓源，12V電壓也不能影響5V電壓源。


很多兄弟就會想：這個簡單，其實就是防反接，不是二極管就是MOS管，像上圖那樣最簡單。因為客戶需求電流比較大（max=8A），所以最好不要串二極管，不然二極管的功耗會很大，也可以選一個功率大些的二極管，但體積肯定很大，受限于功耗和板框大小，所以二極管不考慮。
總之，要設(shè)計一個最簡單的電路，但是要實現(xiàn)功能，用的元件最少，最可靠，這樣的產(chǎn)品才有競爭力。


6 n- `* i( ~) b- v, l* l" v電路點評：
電路1
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- i; K1 @- l+ P7 n這位兄弟應(yīng)該是想通過控制三極管的通斷，進而控制PMOS的通斷。圖中三極管畫錯了，NPN畫成了PNP，且發(fā)射極應(yīng)該連接在GND。
當(dāng)DC12V輸入時，NPN三極管導(dǎo)通，引起PMOS導(dǎo)通，12V輸出。因為DC12V輸入，所以5V串聯(lián)的PMOS不通，同時體二極管會阻止12V灌入，5V接口無電壓流入。
% k8 L3 `/ I" Y* [7 E4 ?6 F當(dāng)5V輸入時，通過PMOS體二極管輸出，PMOS本身是無法導(dǎo)通的，所以全部電流流過體二極管，要知道體二極管流過的電流是有限的，這個是有點問題的。
當(dāng)兩組電壓同時輸入時，5V電壓串聯(lián)的PMOS也是無法開通的。
' O: q! c, A! i+ ^9 O' y9 T" I總之，電路看起來簡單，但是沒有達到想要的效果。
* ?  k7 i: r2 @7 c) C, T; d) C電路2


1 |) [$ k+ ?6 L/ A# Q9 \) ]7 l( I+ r當(dāng)DC12V輸入時，順著二極管直接就輸出。且12V連接到PMOS柵極，柵極被拉高，PMOS關(guān)斷，體二極管會阻止12V灌入，5V接口無電壓流入。
6 c1 I3 k% N3 a8 L% V7 y& Y9 L當(dāng)DC5V輸入時，PMOS開通，5V電壓輸出，由于D1的存在不會倒灌進去DC12V接口。
當(dāng)兩組電壓同時輸入時，5V電壓關(guān)斷，PMOS的體二極管擋住12V過不來。
" N) I- u. f' W) P" ]% L+ b圖中二極管D3，我覺得是多余的，而且會將PMOS的GS電壓鉗位在0.7V，導(dǎo)致管子無法開通。

電路3


( j( ~' Z; y- a" R, M7 K, D乍一看，這個電路感覺有點復(fù)雜，用了5個MOS管。三種情況供電，兩組電壓各自回路上的PMOS都會自動打開，因為柵極直接到地，都會形成倒灌，所以這個功能沒有實現(xiàn)。

電路4
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- C0 F5 c! [  f0 r這個兄弟設(shè)計的電路挺好玩的，巧妙的用了一個6V的穩(wěn)壓二極管，這個二極管的作用很大，給人一種不一樣的感覺，很有意思。
  l# ^2 X  L' K; q0 m當(dāng)DC12V和5V同時輸入時，穩(wěn)壓二極管D9導(dǎo)通，三極管Q4基極就有了電壓（＞0.7V），Q4導(dǎo)通，這時三極管Q3的基極電壓就會拉低，Q3截止，進而Q1，Q2截止，5V斷開，同時體二極管會阻止12V的倒灌。
簡單說，就是兩組電壓同時輸入時，會斷開5V，自動選擇高端電壓DC12V供電。
但是該電路有一個弊端和一個不確定性。
弊端：只有5V供電時，12V接口也會有5V電壓。
, p- O, q, R2 q0 O1 P2 J3 m, H不確定性：當(dāng)先插上5V后，再插入12V時，12V可能會直接倒灌入5V電壓。怎么講？12V上電后，路徑12V→D9→Q4，這個回路會把5V拉低從而使兩個MOS截止。如果在截止前12V過來，就會直接倒灌入5V電壓源。

電路5

' ?7 m: h. u  c' b& H這位兄弟設(shè)計的電路，按理說應(yīng)該可以達到要求，電路簡單。

電路6以下這個圖就是我設(shè)計的，跟上面兄弟的電路差不多。經(jīng)過上面的分析后，相信大家應(yīng)該也明白怎么回事了，大家嘗試自己分析一下。主要思路就是想達到一個自鎖的功能，即：當(dāng)兩路電源同時供電時，關(guān)掉其中一路電源，且MOS內(nèi)部的寄生二極管阻斷另一路電源過來（圖中阻值可忽略，可調(diào)）。我跟一個朋友討論過這個電路，應(yīng)該沒有什么問題，但是不確認實際使用時會不會出現(xiàn)沒有考慮到的地方，如果有疑問，歡迎一起討論。
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: d5 B  `9 I4 H: Q' m
) x) g; H; T) p" o! L電路7
: n1 G8 R( ^& q8 U. B8 d
這位兄弟的電路據(jù)說已經(jīng)量產(chǎn)了千萬次以上，完全沒問題，稍加修改，幾乎跟我的電路一樣。

8 z  h" }7 q1 m% O+ \  m電路8
/ B8 r8 ?& s  m8 s+ e( L, v3 Q
, z) ]" F) @( n7 W4 N4 w0 D0 Z6 _+ U這是我那天在地鐵上，無意想到的另一個電路，思路跟上一個電路差不多，大家可自行分析，如果有疑問，歡迎一起討論。
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電路9還有位兄弟推薦了一款芯片LM74610-Q1，這個芯片主要就是用來驅(qū)動外部MOS管，串聯(lián)電源時可模擬理想二極管，也就是說串聯(lián)回路基本可以看成零壓降，這一點特別友好。
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$ Z2 g0 ~+ q' z2 ]如果大家要用的話，具體的大家去看一下手冊，里面的原理，參數(shù)，包括參考電路，layout都有講。這里主要提一點：外部MOS選型的時候，體二極管壓降最小電壓為0.48V。為什么會有這個要求呢？那是因為電壓從0V到0.45V上升的這期間，會給電容Vcap充電，然后這個芯片才會正常工作，從而驅(qū)動NMOS打開。如果外部體二極管壓降太小，芯片可能就無法正常工作。
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這個芯片雖好，但有兩個弊端：
. X, O* c( g( w7 `1、價格太高，對于成本有要求的，可能不太適用。
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2、應(yīng)用場景比較狹窄，只用在這種特殊場合。如果你用的項目不多，且量不大，基本上沒什么優(yōu)勢。
6 c# @+ B8 `5 w+ u4 }
以上都只是對電路進行一個粗略的分析，也可能有我沒有考慮到的地方，實際使用還有待驗證，請勿直接使用，畢竟沒有量產(chǎn)過，硬件出錯成本可是很高，本文旨在拋磚引玉。
9 n( P; F$ E0 N4 u& w( _- h如果你對以上電路有疑問，或還有更好的想法，請留言評論或加我微信私聊，謝謝！

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