发布日期 : 2023年9月19日 / 最后更新 : 2023年9月22日

什么是OR连接

使用了2个以上电源的多个输入源的机器,需要对应状态转换输入源。
作为最简单的转换输入源的方法是二极管OR连接。
当二极管OR连接中连接了多个输入源时,从电压最高的输入源提供输出功率,由二极管进行自动地选择输入源。

二极管OR连接事例

课题和目的

二极管OR连接价格不高,简单,可应用于多种电路中。二极管OR连接中使用了二极管,所以也存在一些缺点。

  1. 二极管正向电压VF产生的损耗大和发热过高,电池驱动时间短。
  2. 由于正向电压VF的电压下降,使得输出电压降低、变动增大,是造成系统错误工作的原因。
  3. 二极管漏电流大,有可能给二极管阳极端带来恶劣影响。在二极管阳极端有一次电池,可以列举出在一次电池端流动电流的状态。

由于有这些缺点,对于希望延长电池驱动时间的备份用途、提供稳定输出电压的用途,需要采用由二极管OR连接、解除缺点的方法。

实现方法

对应二极管OR连接,只要把二极管置换为理想二极管IC,即可完全解消二极管OR连接的缺点。
由于这种方法与二极管OR连接同样,在能简单地构成电路的同时,还能解消二极管的缺点,在很多情况下成为最佳的OR连接解决方案。
此外,在理想二极管IC中搭载了保护功能,可以更简单地设计安全的设备。

二极管OR连接事例

优点

  • VF为非常小的20mV和低漏电流,带来了低损耗
  • VF小使得输出电压变动小,有益于系统稳定地动作
  • 不需要转换电源的控制电路,有利于简单地设计
  • 内置了各种保护功能
  • 不需要控制电路的小型封装

缺点

  • 最大输出电流及输出电压有限制

动作概要

実在此设想了实际上把AC/DC适配器等5V外部电源与二次电池的OR连接;以及使用了分立二极管的OR连接与使用了理想二极管IC的OR连接,进行了在特性上有多大程度差异的实验。

实验1-1 : 转换电源

拔出插入外部电源,用图1、2的电路确认了是否能圆滑地转换系统电压和电池电压。

使用了理想二极管的OR连接电路

使用了SBD的OR连接电路

可以确认到,各个OR连接电路都要求OR连接电路,都能圆滑地转换电压。

・当5V外部电源(VIN)高于蓄电池电压(VBAT)时,Vout将转换为外部电源
・当丧失了5V外部电源(VIN)低于蓄电池电压(VBAT)时,Vout将转换为蓄电池电压

理想ダイ使用了理想二极管IC的OR连接电路中,由于外部电源的上升和下降速度及理想二极管IC的响应性能不同,在转换时,有产生系统电压变动的状态。这种状态下,需要用增加输出容量等来抑制输出电压的变动。

使用了XC8110的电源转换结果
使用了SBD的电源转换结果

实验1-2 : 正向电压

从实验1-1的结果可以看到,理想二极管IC的输入电压和输出电压大致相同,几乎没有电压下降。下图是实际的正向电压与输出电流关系的图表。
从这个特性可以得出,由于二极管部分中的损耗小、电压下降少,可以输出稳定的电压。

正向电压-输出电流

实验1-3 : 漏电流

理想二极管IC中几乎不流动漏电流(通常的二极管中,从阴极端流动到阳极端的电流)。用以下的电路进行了实际的测试。
根据这些特性,在能消减由漏电流带来的损耗的同时,还能防止向电池的回流。

结果如下所示。

结论

在此介绍了通过使用理想二极管,可以容易地构成高性能OR连接电路。
通过应用这种电路,有能更进一步实现低消耗电流及大电流的产品。