電圧監視やマイコンによる制御

複数電源の供給を可能にするためには、ダイオード OR などにより、お互いの電源が負荷にならないように対処する必要があります。また、バッテリーを使用してバックアップ電源をシステムに組み込む際は、バッテリーが電力消費しないようにシステムから切り離すなどのハード設計と、電源の切り替えに関して優先順位付けをおこなう必要があります。

このような、切り替え回路の設計についてはディスクリートで設計した場合、上手く動作しないなどの問題を抱えることが多いようです。

ダイオード OR 回路

例えば、AC/DC と USB の切り替えでダイオードを使用する場合は、回路構成としては非常に簡単です。しかし、ダイオードのVF分の電圧降下や電力損失が発生します。また、バッテリーを補助電源としたい場合などは、外部からの電源供給が無い場合のみ、電力供給するような切り替え回路や電源の電圧調整をおこなう必要があります。

パワー FET を使用した OR 回路

ダイオード OR ではなく、パワー FET を使用した OR 回路を構成することで、図2 のように電圧降下や電力損失を小さく抑えることが可能になります。ただし、パワー FET を制御するための回路が必要となり、設計したところ動作を安定させることが難しかったりします。

パワーパス製品によるパワー FET の OR 回路

アナログ・デバイセズ社製品のパワーパス製品 LTC4416 を使うことで、安定したパワー FET の OR 回路を構成することが可能です。これにより、バッテリーと USB などの外部電源との切り替えを低消費で安定的におこなうことも可能になります。図3 は、LTC4416 を使用して供給する 13.5V と 10.8V の電源切り替えをおこなう回路構成になります。

プライオリティー付け可能なパワーパス製品

ダイオード OR やパワー FET を用いた OR 回路において、電源供給の優先順位は、電圧が高い電源が優先的に回路に電力を供給します。しかし、実際のアプリケーションでは必ずしも優先的に供給したい電源の電圧を高く設定できない場合もあります。そのような場合には、LTC4417 と言う供給するピンアサインで電源のプライオリティーを設定することが可能なパワーパス製品を使用することで構成することが可能です。

例えば、図4 のように V1 に 12V をアサインすることで V2 に供給している 14.8V があったとしても、12V 供給が優先されます。V1 に供給している 12V が UVLO (Under Lockout Voltage) 以下になった場合、図4 の波形図にあるように 2nd プライオリティーの 14.8V が供給される回路構成になっています。

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