在图2中，由R5、R6及R7、R8组成两个电压分压器(检测电池的电压VBAT)，并分别将其检测的电压输入比较器P1及比较器P2组成的窗口比较器。R3、R4分别为P1及P2的上拉电阻，D2、D3为隔离二极管。充电电池电压VBAT与P1、P2的输出及P-MOSFET的工作状态如表1所示。
表1 充电电池电压和P-MOSFET工作状态
从图2可看出：P-MOSFET的-VGS电压是由R2、RP往D1提供的，则P-MOSFET在上电后应是一直导通的。现要求在电池电压(VBAT)小于3.0V及大于4.15V时P-MOSF ET要关断，则控制电路要在VBAT<3.0V及VBAT> 4.15V时，在P-MOSFET的栅极G上加上高电平，使其-VGS=0.7V，小于导通阈值电压-VGS(th)，则P-MOSFET截止(关断)。现由P1、P2比较器及其他元器件组成窗口比较器实现了这一控制要求：无论是P1或P2输出高电平时，VIN通过R4或R3及D3或D2加在P-MOSFET的栅极上，迫使栅极电压为VIN=0.7V，则-VDS=0.7V而截止，满足了控制的要求(见图6)。图中，D1、D2、D3是隔离二极管，是正确控制必不可少的。
图6 窗口比较器电路
P-MOSFET的功耗及散热
1 扩流管P-MOSFET的功耗计算
P-MOSFET在扩流时的功耗PD与输出电压VIN电池电压VBAT、肖特基二极管的正向压降VF及扩流电流ID有关，其计算公式如下：
PD=VIN-(VBAT+VF)×ID (1)
其最大的功耗是在VIN(max)及VBAT(min)时，即在扩流开始时(VBAT=3V)，则上式可写成：
PDmax=VIN(max)-(3V+VF)×ID (2)
若VIN(max)=5.2V、在ID=1A时，VF=0.4V，则PDmax=1.8W。选择的P-MOSFET的最大允许功耗应大于计算出的最大功耗。
2 P-MOSFET的散热
贴片式功率MOSFET采用印制板的敷铜层来散热，即在设计印制板时要留出一定的散热面积。例如，采用DPAK封装的MTD2955E在计算出PDmax=1.75W时，需11mm2散热面积;若PDmax=3W时，需26mm2散热面积。若采用双面敷铜板(在上下层做一些金属化孔相互连接，利用空气流通)，则其面积可减小。若散热不好，功率MOSFET的温度上升，ID的输出会随温度增加而上升。所以足够的散热是要重视的，最好是实验确定其合适散热面积，使ID稳定。
这里还需要指出的是，不同封装的P-MOSFET，在同样的最大功耗时，其散热面积是不同的。例如采用SO-8封装的Si99XXDY系列P-MOSFET时，封装尺寸小、背面无金属散热垫，其散热面积要比用DPAK封装大得多。具体的散热面积由实验确定。
两种功率MOSFET
这里介绍两种P-MOSFET：Si9933DY及MTD2955E。
1 Si9933DY及MTD2955E的主要参数
Si9933DY及MTD2955E的主要参数见表2。
2引脚排列
Si9933DY引脚排列如图7所示，MTD2955E引脚排列如图8所示。
图7 Si9933DY引脚排列
图8 MTD2955E引脚排列
3输出特性
Si9933DY时可将两MOSFET并联应用，使功率增加一倍，PDS(ON)减小一半。采用Si9933DY可扩流1A。采用MTD2955E可扩流2A或2A以上。
图9 Si9933DY输出曲线
图10 MTD2955E输出曲线
结语
采用上述简单的扩流电路可增加充电电流到2～3A。但由于扩流管工作于线性状态，管耗大，效率60%～70%。若需要更大的充电电流还是用开关电源，它可获得更高的效率。