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

硬件筆記本

! S. j% g! y: Y* i. f點擊上方名片關(guān)注了解更多

+ p& l6 _: `/ y/ Z* @
大家好，我是王工。
在講電路之前，我想先說幾句。
1、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，也希望能從中學到一點東西，一起學習，共同進步。
以下進入正題
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：


3 [4 t* u, N9 U4 Q2 ~% w1、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。
8 t5 Q# |. D$ k' d+ g- l

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。


電路點評：
電路1

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。
- p. C5 [& }% C! C0 N2 \' G) [當DC12V輸入時，NPN三極管導通，引起PMOS導通，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。
當5V輸入時，通過PMOS體二極管輸出，PMOS本身是無法導通的，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。
當兩組電壓同時輸入時，5V電壓串聯(lián)的PMOS也是無法開通的。
6 _6 R& F' [9 J8 H$ c0 h2 m% z9 L總之，電路看起來簡單，但是沒有達到想要的效果。
9 r9 R3 M+ v' y8 W2 i3 i5 ?) J' l電路2


( b' _  n  Z1 ^2 r- ~4 y& c當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。
當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。
, f8 s: k7 a( l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，導致管子無法開通。
" }" C. R, u8 Z' p* E( t
電路3
- q* h# W+ y0 G/ m/ [
9 R# G7 _4 P  J4 `3 K& D2 a
3 }9 y" P$ r7 Z* u2 X$ z6 V乍一看，這個電路感覺有點復雜，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
( h# i, o; B' O2 \$ b
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。
4 M( Y" ?0 f8 J$ k, u當DC12V和5V同時輸入時，穩(wěn)壓二極管D9導通，三極管Q4基極就有了電壓（＞0.7V），Q4導通，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。
/ [2 M- p/ @5 r弊端：只有5V供電時，12V接口也會有5V電壓。
不確定性：當先插上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。
% ^8 C! ]0 X7 A4 h$ t2 I4 X
/ h* z. V" X1 Y$ o) s電路5

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。
) ]+ C1 I; J* O8 m; ^/ Y( a
) l- z7 t% }. s2 _2 L8 S
9 d+ [5 x' K7 z. R) s% i2 {% l電路7
8 ~2 a7 a$ a' Q! F1 h
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。

電路8
; f; J/ T2 I& @* T6 h
1 {/ O7 R" O- I6 q% V( I# w. |# [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。
& N  G5 |; Y# T, S) r, p+ e
# X8 L, R2 {& F" j, g9 \' [# b  d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。


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。

# Q4 e5 \5 @7 z) I  y' j. [. s* L" a
這個芯片雖好，但有兩個弊端：
1、價格太高，對于成本有要求的，可能不太適用。
! @" o6 k1 V: c3 n* O4 ?: t" @8 `
# F" Y. k; R6 P6 `& s- }+ b6 P
% U( L% D0 g7 r( Y! M2、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。
# n( {) t: q" H4 E
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。
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！


( J* F0 f/ Q& T0 W; N, z聲明：
聲明：原創(chuàng)不易，轉(zhuǎn)載請注明出處。本號對所有原創(chuàng)、轉(zhuǎn)載文章的陳述與觀點均保持中立，推送文章僅供讀者學習和交流。文章、圖片等版權(quán)歸原作者享有，如有侵權(quán)，聯(lián)系刪除。投稿/招聘/推廣/宣傳/技術(shù)咨詢 請加微信：woniu26a推薦閱讀▼
電路設(shè)計-電路分析
. ]& r2 Y' y  W  M" Cemc相關(guān)文章
+ c% D1 N, V' v: f8 n! A: L電子元器件
后臺回復“加群”，管理員拉你加入同行技術(shù)交流群。