Arduino Uno的多种供电方式 电源选择电路的原理
世界上最常用的开发板，arduino uno，支持多种供电方式，大致分为两类：5v直接供电与更高电压经ldo（low dropout regulator，低压差线性稳压器）后供电。神奇的是，当两种电源都连接时，开发板会自动选择后者，而不会让两者冲突。
完整的原理图可以在这里查看。由于整张图比较大，我把电源部分抽出来自己画了一遍。
v1和vbus分别是外接电源和usb供电；s1和s2用于控制两个电源的连接状态；d1是防反接保护二极管；u1和u2分别是5v和3.3v ldo；u3是lmv358低压轨至轨运放，起到比较器的作用；r1和r2构成分压电路，把外接输入电压减去二极管压降的一半作为运放同相输入；q1是一个p沟道mos管；vcc是输出的5v电源。（以上名词不懂的请自行百度。）
简单分析一下：如果s1闭合，u1给vcc5v输出，运放有供电，反相输入为u2输出的3.3v，正相电压高于反相，运放输出5v，q1栅极与源极电压相等，不导通，无论s2是否闭合，vbus都不会输出电流。
如果s1断开，且电路已经通过vbus电源供应正常工作，那么类似分析可得运放输出0v，q1栅极电压比源极电压低5v，mos管导通，vbus通过q1给vcc5v输出，电路继续正常工作。
但是在只有usb供电的情况下，电路上电时会怎样？有网友也提出了这样的疑问。
i half understand the arduino uno power select circuit that uses as p-fet to disconnect the usbvcc when an external vin is supplied, but one bit baffles me. if no external supply is connected then at startup what state is the p-fet in? if the p-fet is on (vgs -ve) then usbvcc powers the lmv358 op-amp which compares 3v3 to 0v and drags the p-fet gate voltage down and it all works (although the initial p-fet source voltage is floating). but if the p-fet is off then the lmv358 has no power, so the p-fet gate voltage is indeterminate, so what happens to the p-fet? it all seems a bit chicken and egg to me.
我不是很理解arduino uno的电源选择电路。当有外接电源连接时，它用p沟道mos管断开usb电源，但有一点我不理解。如果没有外接电源，启动时mos的状态是什么？如果是导通的，usb电源给lmv358供电，比较3.3v与0v，把mos的栅极拉低，电路正常工作（尽管初始时mos的源极电压是浮空的）。但是如果mos是关断的，lmv358就没有电源，所以mos的栅极电压是未定的，所以mos会怎么样？这就像先有鸡还是先有蛋一样。
答案是电路依然能正常工作，原因是mos管中有一个寄生二极管。注意，只有分立mos管才有寄生二极管。寄生二极管方向是：n沟道管由s极向d极，p沟道管由d极向s极。可以这样记：衬底连接s极，两个箭头的方向相同。
因为有这个寄生二极管的存在，无论上电时mos处于什么状态，vcc总有4.3v电压，可以让u2输出3.3v，也可以让运放工作，于是运放就会输出0v，mos导通，vcc输出5v。这个过程在一瞬间完成。
一般来说，高边p沟道mos管都是源极连接电源，漏极输出。而这个电路为了利用寄生二极管把两者颠倒了过来，仍能正常工作，十分巧妙。
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答案是电路依然能正常工作，原因是mos管中有一个寄生二极管。注意，只有分立mos管才有寄生二极管。寄生二极管方向是：n沟道管由s极向d极，p沟道管由d极向s极。可以这样记：衬底连接s极，两个箭头的方向相同。
因为有这个寄生二极管的存在，无论上电时mos处于什么状态，vcc总有4.3v电压，可以让u2输出3.3v，也可以让运放工作，于是运放就会输出0v，mos导通，vcc输出5v。这个过程在一瞬间完成。
一般来说，高边p沟道mos管都是源极连接电源，漏极输出。而这个电路为了利用寄生二极管把两者颠倒了过来，仍能正常工作，十分巧妙。
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