Бесперебойное питания

Бесперебойное питания для USB-устройств

Бесперебойное питания-01

Бесперебойное питания — 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.

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

Повышающий преобразователь

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 Р-канальным MOSFET (Pисунок 2). MOSFET Q1 и преобразователь IС1 образуют линейный регулятор напряжения. Бесперебойное питания USB подключено через диодное «ИЛИ» к истоку Q1. Если на выходе преобразователя установить напряжение 3.4 В, сток От может стабилизировать напряжение до 3.3 В. В такой конфигурации потери мощности на Q1 очень незначительны.

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

Напряжение питания шины

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.

Бесперебойное питания-3
Рисунок 3. Эти осциллограммы (на нижней напряжение нагрузки) показывают, что при переключении с USB на батарею ток нагрузки не прерывается.