如何用灵动MCU实现双电源状态自动切换与检测？

只看该作者 · 2025-4-30 11:52

使用灵动MCU（如 MM32 系列）可实现锂电池 + 适配器双电源的自动切换与状态检测，适用于便携设备、UPS供电、充电管理等场景。关键在于通过 ADC采样检测两路电源电压，再由MCU逻辑控制负载电源路径（如MOS、继电器或电源选择芯片）进行切换。

功能目标
MCU通过ADC采样判断适配器是否插入或充电是否完成，实现：

电源自动选择（如优先适配器）

状态指示（如LED、上报系统）

控制充电、负载连接逻辑

一、典型硬件架构
lua
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+------------+    +-------------+
| 适配器 (5V) |────>| D1 (肖特基) |──┐
+------------+    +-------------+  |
                                       +──> SYS 电源总线 ──> 负载/Vin
+------------+    +-------------+  |
| 锂电池 (3.7V) |───> D2 (肖特基) |──┘
+------------+    +-------------+

ADC1 ←── 采样适配器电压（分压后）
ADC2 ←── 采样电池电压（分压后）

GPIO 控制：MOSFET/充电模块/电源切换芯片
D1/D2：肖特基二极管自动OR，避免电流回流

ADC：采样两个电源输入电压

控制输出：可驱动电源开关、LDO或充电芯片EN脚

二、软件检测逻辑（代码）
c
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#define THRESHOLD_ADAPTER_ON 4.5 // 适配器电压识别阈值
#define THRESHOLD_BATTERY_LOW  3.5 // 电池欠压阈值

bool adapter_online = false;
bool battery_low = false;

void check_power_sources() {
float v_adapter = read_adapter_voltage();  // ADC + 分压换算
float v_battery = read_battery_voltage();

adapter_online = (v_adapter > THRESHOLD_ADAPTER_ON);
battery_low = (v_battery < THRESHOLD_BATTERY_LOW);

if (adapter_online) {
      enable_load();       // 连接适配器电源供电
      enable_charging();    // 打开电池充电功能
} else if (!adapter_online && !battery_low) {
      enable_load();       // 电池直接供电
      disable_charging();
} else {
      disable_load();       // 欠压保护：关闭负载
      blink_warning_led();
}
}
三、自动切换机制建议

模式描述
优先适配器供电使用肖特基二极管OR电路或MOS切换器，如双P-MOS+互锁控制
MCU控制MOS 采样判断后由GPIO控制MOS导通通断，实现软件控制切换
硬件辅助可选用专用电源切换芯片（如 AP4310、FS8205 等）实现快速切换
状态输出 LED、蜂鸣器、串口/IO上传当前供电状态
四、供电管理常见问题及建议

问题建议
电压判断不稳定增加软件滤波或ADC平均
电池欠压时仍供电设置保护阈值 + GPIO断开负载
切换瞬间电压抖动加RC缓冲、电源旁路电容
MCU断电失控使用双电源LDO或RTC独立供电维持MCU运行
电源反接保护所有电源输入前加入反接保护二极管
示例：分压读取适配器/电池电压
c
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float read_adapter_voltage() {
uint16_t adc_val = ADC_Read(ADC_CH_ADAPTER);
float v_adc = (adc_val / 4095.0f) * 3.3;
return v_adc * 分压系数;
}

float read_battery_voltage() {
uint16_t adc_val = ADC_Read(ADC_CH_BATTERY);
float v_adc = (adc_val / 4095.0f) * 3.3;
return v_adc * 分压系数;
}