原创 双电池移动设备供电方案设计

周敏捷

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由于一些应用场合需要使得移动设备具备双路电池轮流供电以提供可靠电源支持的能力，双路电池供电的功能近期出现在许多手机产品中。此类电子设备在大多数普通工作时间由一路主电源进行供电，当由于特殊原因，例如主电源耗尽或者需要对主电源进行取出充电时，就可以通过后备电源进行自动切换进行供电，使系统可以不用关机而直接过渡到备用电池的供电状态，待主电源可以重新使用或者恢复工作条件时，仍旧切换回主电源的供电模式。

本文介绍美国研诺逻辑科技有限公司（AATI）出产的AAT4674在双路电池(备用电池)供电设备中的应用方案及设计时需要注意的问题。

AAT4674是美国研诺逻辑科技有限公司推出的具有双路电源选通功能的智能开关产品（Smart Switch），其主要功能是提供两路电源的输入接口并将其选通到一路输出端，两路电源的选通可以通过SEL引脚进行控制，同时该芯片具备对各路通路的限流保护功能，通过外置的电阻可以设置每路选通电路的最大工作电流，当电流超过设定值后就对电流进行恒流限制，使其维持在设定的电流值，从而保护后端负载设备。其基本应用电路图及内部方框图如下：

（关于AAT4674的具体参数可以参考AAT4674的datasheet）

下文以一款双电池手机的供电电路示意图为例，供设计者参考AAT4674在双电池方案设计中的应用及需要注意的问题（该方案是以双路电源皆为锂电池而设计的，如果备用电源为干电池或者其他类型电源，则只需调整一下充电芯片的位置即可）：

双电池供电电路参考

如上图的参考电路所示，AAT4674的两路输入端分别接到两个电池端，而输出端out则与充电芯片相连，同时给系统供电。此时从充电IC的输出端来看，整个双电池加上AAT4674构成的电路成为一个整体的电池系统。通过SEL引脚的高低控制就可以选择哪路电池处于工作状态(包括充电状态)。

必须要注意的几点问题是：

1.         BAT Main接在IN2，BAT AUX接在IN1上，这样接的好处是由于在SEL为0的时候是IN1导通，而SEL为1的时候是IN2导通，如上图这样的接法，当主电源存在时，SEL就自动被置高，默认用BAT MAIN来工作，当发生BAT MAIN突然被拔出或者电压过低时，SEL由于下拉电阻的作用被设为低，此时自动将IN1的通路打开，通过 AUX给系统供电，这样就可以实现在没有GPIO控制的情况下满足基本的主辅电源切换功能。

2.         CPU的控制信号可以通过GPIO与SEL连接来实现主动的双路电源的选择控制，这个功能可以用于分别对两路电池的充电，例如当CPU通过AD发现负电源电压未充满电压较低时，可以主动将GPIO拉低，从而让Charger对AUX端的电源进行充电，当充完电后再切换回主电源工作的模式或者当发现Main电压过低的时候自动切换到AUX供电并做出报警。

3.         右侧有两个MOSFET是为了将整个电路切换到省电模式而设计的。由于AAT4674具有限流保护的功能，当手机工作时，系统需要通过2A最大电流时，对应的设置限流的电阻为51K，此时由于该电阻比较小，可能会给整个系统带来较大的漏电，大约1mA，对于大功率工作时的状态，该漏电微不足道，但是如果是待机时间，那么1mA就会比较敏感，因此，通过加开关管的这种设计可以将待机时间段的限流电阻增大到510K，对应的限流值为200mA，此时也足以满足系统待机电流的需要，而静态工作电流却可以降低到0.1mA左右，大大地节省了待机时候的功耗。

4.         输出端OUT的电容是为了提高切换电源时的可靠性，建议在条件允许的情况下稍微加大些，如100uF以上，虽然AAT4674内部的切换速度极快，大约在10ns左右，但是如果系统正好在大电流工作模式下，如2A状态下，较大的电容可以保证系统不因电压波动而产生不稳定的情况。