SI2301电源切换电路问题，不得其解，是不是MOS管质量问题

ttfox · 发表于 2022-5-16 14:00:29

麻烦论坛里的大佬给看一下电路，百思不得其解，参考了网络上的电路，实现3.3V和纽扣电池电压切换，电路如下：

这个电路在测试过程中发现，不断插拔USB供电转3.3V输入 SI2301，发现SI2301的D极电压不断上升，最终到了3V左右，理论上不应该导通有电压，这个是Mos管质量问题吗？还是电路问题，麻烦有没有大佬给指导一下。

Xujuango · 发表于 2022-5-16 14:13:59

3.3撤去后，VDD通过R29从S极到达D极，没错啊

ttfox · 发表于 2022-5-16 14:40:37

Xujuango 发表于 2022-5-16 14:13
3.3撤去后，VDD通过R29从S极到达D极，没错啊
(引用自2楼)

电路测试结果很奇怪，+3v3端接的是1117 3.3V输出，电脑USB供电，每次插拔，D极电压上升一次，换成新的2301，电压也是在插拔过程中不断增高，最后达到接近3V，而且不可恢复，搞不明白啥原因。我在测试过程中，R29是断开的，没有把主电路接入。不知道会不会对电路测试有影响。

初音之恋 · 发表于 2022-5-16 16:01:24

ttfox 发表于 2022-5-16 14:40
电路测试结果很奇怪，+3v3端接的是1117 3.3V输出，电脑USB供电，每次插拔，D极电压上升一次，换成新的230 ...
(引用自3楼)

R29断开，没有放电回路，电荷积聚在电容上，只能通过电压表放电了

grj0719 · 发表于 2022-5-16 16:07:12

D不是接着电池吗？没有看明白，参考这个：
https://mp.weixin.qq.com/s/5omHtAxx_1TXSqden7p2fw

t3486784401 · 发表于 2022-5-16 16:11:38

没毛病啊：① 3V3 撤去，R30 迅速把 G 极拉低；② D4 作用使得 C30 电放不掉，给 S 极一个正电压；③ PMOS 导通，C30 往 VBAT 放电.....

ttfox · 发表于 2022-5-16 16:29:06

初音之恋发表于 2022-5-16 16:01
R29断开，没有放电回路，电荷积聚在电容上，只能通过电压表放电了
(引用自4楼)

D极电压上升到3V以后，不再恢复，是不是MOS管坏了。如果换成新的MOS管，电压正常，再继续反复插接上电，又出现这个问题。

ttfox · 发表于 2022-5-16 16:34:30

t3486784401 发表于 2022-5-16 16:11
没毛病啊：① 3V3 撤去，R30 迅速把 G 极拉低；② D4 作用使得 C30 电放不掉，给 S 极一个正电压；③ PMOS ...
(引用自6楼)

我希望实现的效果是3V3上电后，D极电压为0，但实际上在反复插接过程中，刚换上新的MOS管时，D极电压接近0，我多上电几次后发现，D极电压逐渐上升，而且不可恢复。最终达到3V，如果出现这种情况就实现不了所谓的电源切换了，最后的结果就是对纽扣电池反向充电了。搞不懂为啥会这样。网上关于这个电路的解释也是言之凿凿，所以才借鉴的。没想到出这个问题。

wudicgi · 发表于 2022-5-16 16:39:16

既然楼上回复的都是电路没毛病，楼主用不用检查一下 D, S 两个引脚是否接对了，以及用的元件是否是 SI2301?

ttfox · 发表于 2022-5-16 21:50:00

wudicgi 发表于 2022-5-16 16:39
既然楼上回复的都是电路没毛病，楼主用不用检查一下 D, S 两个引脚是否接对了，以及用的元件是否是 SI2301? ...
(引用自9楼)

仔细核对了，不是你说的这两个问题。用的是嘉立创的库，引脚也是对的。

t3486784401 · 发表于 2022-5-16 23:51:19

ttfox 发表于 2022-5-16 16:34
我希望实现的效果是3V3上电后，D极电压为0，但实际上在反复插接过程中，刚换上新的MOS管时，D极电压接近0 ...
(引用自8楼)

D 级有电压，并不代表着一定有恒定电流，后者才是涓流充电的根本。
电压是电容瞬间充过来的，但电流就难说了。

建议在 D-GND 之间接电流表，看多次插拔后是否会有恒定的电流，再考虑充电问题。

makesoft · 发表于 2022-5-17 07:34:19

感觉确实没有问题，电压表内阻那么大，D有电压不代表什么问题，对地电流应该是接近于零，不存在充电的问题。

chunjiu · 发表于 2022-5-17 08:19:43

楼主在 VBAT 对地挂一粒 10M 电阻就知道了，

因为 MOS 的 DS 之间也有电容，

VBAT （D）悬空的时候会在不停拔插的过程中积累电荷。

cc1987 · 发表于 2022-5-17 15:22:02

解释的很到位

ttfox · 发表于 2022-5-17 21:37:37

chunjiu 发表于 2022-5-17 08:19
楼主在 VBAT 对地挂一粒 10M 电阻就知道了，

因为 MOS 的 DS 之间也有电容，
(引用自13楼)

我测试一下。

ttfox · 发表于 2022-5-17 21:47:42

t3486784401 发表于 2022-5-16 16:11
没毛病啊：① 3V3 撤去，R30 迅速把 G 极拉低；② D4 作用使得 C30 电放不掉，给 S 极一个正电压；③ PMOS ...
(引用自6楼)

如果没有在VBAT插入电池，那么这个电荷就放不出去，导致D极积累电荷，电压升高，就出现了我发现D极电压升高的问题，这样理解对吗？我这边插入电池后，理论上应改可以把电荷释放掉吧？今天比较悲剧的是，拿这个电路测试烧了三块MCU。这个电路是否需要修改呢？在D极再下拉一个1M电阻可以吗？

ttfox · 发表于 2022-5-17 21:48:55

初音之恋发表于 2022-5-16 16:01
R29断开，没有放电回路，电荷积聚在电容上，只能通过电压表放电了
(引用自4楼)

理论上通过电压表放电后，是不是可以恢复的？但是我测试发现D极电压并没有恢复，反复插拔，电压不断上升。

WUWEWU · 发表于 2022-5-17 21:49:53

电路设计有问题，这个根本起不到隔离作用

WUWEWU · 发表于 2022-5-17 21:51:14

这种电流直接用两个肖特基二极管就搞定了，稳定可靠

ttfox · 发表于 2022-5-17 21:56:19

WUWEWU 发表于 2022-5-17 21:49
电路设计有问题，这个根本起不到隔离作用
(引用自18楼)

这个电路在各个论坛被讨论的最多，但实际测试结果如何没见到，我这踩坑了。已经烧了3块MCU了，150大洋没了。这个电路的问题是啥？能详细解释一下吗？我之前使用的是两个二极管隔离，效果可以，就是压降有点大，我是希望实现锂电池+USB供电切换电路。

ttfox · 发表于 2022-5-17 21:58:09

WUWEWU 发表于 2022-5-17 21:51
这种电流直接用两个肖特基二极管就搞定了，稳定可靠
(引用自19楼)

主要还是想实现在插入USB时，强制由USB供电，而不是锂电池供电，否则不搞这个事情了。。

god-father · 发表于 2022-5-17 22:33:11

WUWEWU 发表于 2022-5-17 21:51
这种电流直接用两个肖特基二极管就搞定了，稳定可靠
(引用自19楼)

光两个二极管的话，锂电池正常电压始终高于3.3的

chunjiu · 发表于 2022-5-18 07:34:50

ttfox 发表于 2022-5-17 21:56
这个电路在各个论坛被讨论的最多，但实际测试结果如何没见到，我这踩坑了。已经烧了3块MCU了，150大洋没 ...
(引用自20楼)

MCU 的 VBAT 需求电流极小，在接到 MCU 引脚之前，串个 1K 电阻和对地并一粒 1000p 电容应该足够抵消拔插引起的电压波动串扰。

worldwide · 发表于 2022-5-18 08:09:04

ttfox 发表于 2022-5-16 16:34
我希望实现的效果是3V3上电后，D极电压为0，但实际上在反复插接过程中，刚换上新的MOS管时，D极电压接近0 ...
(引用自8楼)

用2个2301就可以解决问题，我就是这么用的，效果非常好，3.3V输入时，断开锂电池测试VBAT端不会有电压。

楼主位的电路当3.3V输入时，VBAT会有电压输出，可能会给电池充电。我们的电路是电池/外接电源同时接入，优先使用外接电源供电，且不能给电池充电，外接电源断开后，电池到VDD端不能有明显压降（肖特基的0.2V压降也不接受）

WUWEWU · 发表于 2022-5-18 08:34:25

WUWEWU 发表于 2022-5-17 21:51
这种电流直接用两个肖特基二极管就搞定了，稳定可靠
(引用自19楼)

前面有一个类似的帖子我也说过了，热插拔的，在充电头接触瞬间会有几十伏到180V的高压电荷瞬间释放，要么击穿mos管，要么直接进入单片机供电回路，你输入端没有有效的TVS管等过压吸收原件不出问题才怪，还有标准的隔离管都是两个mos管反向串联，可参考笔记本供电接口的隔离电路

WUWEWU · 发表于 2022-5-18 08:48:55

本帖最后由 WUWEWU 于 2022-5-18 08:53 编辑

你这个电路mos管G极接3.3V，源极接外接电，mos管的源极只要大与5V就导通了，导通后输入没有放电回路，mos管内部有反向二极管，一直导通对外输出电池电压，电池电压到灌到外接输入端没有隔离作用，你不信拔掉输入电压用万用表量一下看，是不是一直有电池电压存在？

makesoft · 发表于 2022-5-18 16:01:20

本帖最后由 makesoft 于 2022-5-18 16:03 编辑

这个电路感觉像rtc供电，电池端应该是锂锰纽扣电池，这样的应用场景才适合这个电路。

ps 没理解错吧，3.3v是usb输入端，bat是备用电池端，vdd才是设备用电端。

ttfox · 发表于 2022-5-19 12:32:19

worldwide 发表于 2022-5-18 08:09
用2个2301就可以解决问题，我就是这么用的，效果非常好，3.3V输入时，断开锂电池测试VBAT端不会有电压。
...
(引用自24楼)

我这个电路也是希望实现此功能，能否提供在用的参考电路。

ttfox · 发表于 2022-5-19 12:33:09

makesoft 发表于 2022-5-18 16:01
这个电路感觉像rtc供电，电池端应该是锂锰纽扣电池，这样的应用场景才适合这个电路。

ps 没理解错吧，3.3 ...
(引用自27楼)

对的，3.3V是1117过来的。

ttfox · 发表于 2022-5-19 12:36:49

WUWEWU 发表于 2022-5-18 08:48
你这个电路mos管G极接3.3V，源极接外接电，mos管的源极只要大与5V就导通了，导通后输入没有放电回路，mos管 ...
(引用自26楼)

请教一下另外一个问题，如果stm32 MCU只接了晶振、外围电源的对地电容，boot引脚，这种情况下属于具有放电回路吗？我有一个电路板，没有加隔离，直接电源3.3V接上的，可热插拔，运行没有问题，但是再新焊接一个电路板就不行了。目前还没找到原因。

WUWEWU · 发表于 2022-5-19 14:10:00

ttfox 发表于 2022-5-19 12:36
请教一下另外一个问题，如果stm32 MCU只接了晶振、外围电源的对地电容，boot引脚，这种情况下属于具有放 ...
(引用自30楼)

带电插拔的都属于热插拔，供电接口最好经过稳压原件后再到单片机电源脚，中间有个缓冲不容易损坏单片机

makesoft · 发表于 2022-5-21 14:40:55

楼主问题解决了吗？

ttfox · 发表于 2022-5-23 15:27:18

makesoft 发表于 2022-5-21 14:40
楼主问题解决了吗？
(引用自32楼)

没解决，找技术支持给看了。准备放弃这段电路。

ttfox · 发表于 2022-5-24 15:22:18

之前遇到MCU总是短路的问题，今天终于把MCU短路问题解决了。使用了某宝购买电烙铁赠送的焊锡膏，还有香味，但是用起来容易虚焊，可能也是我焊接方法不对。另外，这几天发现多个电容被短路，怀疑高温焊接时导致电容损坏，最后导致电路发生短路。解决掉MCU短路问题后，再次测试了以上电路，没有出现之前的情况。
1、当+3v3接进来时，D极电压为0，说明在接入纽扣电池时，不会对纽扣电池反向充电，这个没问题；
2、当VBAT接入纽扣电池，断开3V3时，发现D到S有压降，大概0.2~0.3V左右，而且测量时纽扣电池电压和S极电压反复跳动，说明纽扣电池虽然作为直流电源，电压并不稳定，如果MCU处于不同的工作状态，纽扣电池会因为负载电流的大小不同而跳动。
另外发现，只接VBAT的情况下，G极有电压，CSDN上关于此电路解释说G极被R30拉低并不准确，还有1.5V左右的压降，这个压降有可能也会导致低功耗情况下的电流损耗。
总结：这个电路满足不了我对纽扣电池供电时0压降的要求以及低功耗的要求。

tuy0326 · 发表于 2022-5-24 17:55:52

用两颗啊

yz_altang · 发表于 2022-5-28 10:17:48

ttfox 发表于 2022-5-24 15:22
之前遇到MCU总是短路的问题，今天终于把MCU短路问题解决了。使用了某宝购买电烙铁赠送的焊锡膏，还有香味， ...
(引用自34楼)

电池输出用两个pmos背靠背输出，应该可以。

makesoft · 发表于 2022-5-28 11:16:22

其实电路分析应该没有问题，每个电路都是有应用场景的，抽时间蹭嘉立创油做块板试试，感觉要是有问题应该发生在外电跌落过程中，mos没有彻底导通前，电池通过寄生二极管给负载供电形成的一个暂短的0.6v压降。

worldwide · 发表于 2022-5-28 11:26:21

ttfox 发表于 2022-5-24 15:22
之前遇到MCU总是短路的问题，今天终于把MCU短路问题解决了。使用了某宝购买电烙铁赠送的焊锡膏，还有香味， ...
(引用自34楼)

用2个mos可以解决电池0压降的要求的

卢浮宫的卢 · 发表于 2022-5-29 23:57:26

ttfox 发表于 2022-5-16 16:34
我希望实现的效果是3V3上电后，D极电压为0，但实际上在反复插接过程中，刚换上新的MOS管时，D极电压接近0 ...
(引用自8楼)

D上有3V电压产生的原因就是6楼解释的这样的。

SI2301电源切换电路问题，不得其解，是不是MOS管质量问题

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