電路圖天天讀(23):可攜式設備充電電源電路設計

2021-01-15 電子發燒友
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電路圖天天讀（23）：可攜式設備充電電源電路設計

Dick 發表於 2014-10-14 10:17:11

　　介紹一種通用性較強、成本低廉的可攜式電源系統設計與製作，系統具有兩種供電模式，可採用外接電源供電，也可由內置鋰電池供電，系統最終輸出電壓均為 3V，兩者同時存在時，優先選擇外接電源供電。具有兩種外接電源接口，電源適配器和USB 接口，兩者同時使用時，電源適配器具有優先權。本系統可廣泛應用於各種可攜式設備，有較強的實用性和較好的市場前景。

　　輸入選擇電路模塊

　　輸入選擇電路用以實現對外接供電電源的選擇，本設計中採用目前主流的USB 供電以及電源適配器供電兩種方式，以適應不同的供電環境，外接電源的供電電壓需在4.5V～6V 之間，當兩者共同存在時，適配器具有優先權，具體實現方法如圖3，分以下三種情況：

　　

　　圖3 輸入選擇電路

　　●只有電源適配器供電，PMOS 管截止，輸入電壓經D1 降壓後，給後級電路供電，D1 採用肖特基二極體，導通壓降約為0.3V ；

　　●只有USB 供電，PMOS 管導通，D1 用於防止USB 接口通過電阻R2 消耗電能；

　　●兩者同時存在，PMOS 管截止，電源適配器輸入電壓經D1 降壓後，給後級電路供電。

　　鋰電池充電管理電路模塊

　　鋰電池充電電路採用CN3052 鋰電池充電晶片，CN3052 可以對單節鋰電池進行恆流或恆壓充電，只需要極少的外圍元器件，可編程設定充電電流，恆壓充電電壓為4.2V。並且符合USB 總線技術規範，非常適合於可攜式應用的領域。應用電路如圖4隻需要很少的外部元件，輸出電壓4.2V，精度可達1% ，CE 為晶片使能端，高電平有效。綠色LED 用於指示電池是否處於故障狀態，紅色LED用於指示是否處於充電狀態。本設計中TEMP 管腳接到地，未使用溫度檢測功能。R4 用於設定恆流充電電流。設計中R4 為10KΩ，充電電流為180mA。

　　

　　圖4 鋰電池充電管理電路

　　電池輸出穩壓電路模塊

　　因鋰電池電量不同時，輸出電壓可在大約3.5～4.3V之間變動，採用低壓差線性穩壓器（LDO）對電池輸出電壓進行穩壓，經穩壓後輸出恆定的3.3V 電壓，本設計採用TPS76333 穩壓晶片，只需極少的外圍元件，使用方便，此穩壓晶片最大可輸出150mA 電流。電路圖如圖5所示。

　　

　　圖5 電池穩壓電路

　　外接電源穩壓電路模塊

　　因電池供電時，經LDO 電路穩壓後，輸出電流有限，當有外接電源時，穩壓方式採用SPX1117-3.3V 穩壓器進行穩壓，輸出電流可達800mA。交流電經過整流可以變成直流電，但是它的電壓是不穩定的：供電電壓的變化或用電電流的變化，都能引起電源電壓的波動。要獲得穩定不變的直流電源，還必須再增加穩壓電路。電路圖如圖6 所示。

　　

　　圖6 外接電源穩壓電路

　　系統整體電路模塊

　　系統整體電路如圖 所示。由輸入選擇電路選擇外接電源的供電方式，電源輸入的電壓值為4.5~6 伏，有外接電源時，直接經3.3V 穩壓器穩壓後輸出，如果電池電量不足時，同時通過鋰電池充電電路對鋰電池進行充電；沒有外接電源時，由鋰電池供電，經3.3V低壓差線性穩壓器穩壓後輸出，供電選擇電路根據是否有外接電源，選擇由外接電源供電或者鋰電池供電。

　　

　　圖8 整體電路

電子發燒友網技術編輯點評分析：

　　系統介紹一種通用性較強、成本低廉的可攜式電源系統，討論分析電源電路的結構、設計和具體實現，使用外部可編程電路對所設計電路進行控制，並利用軟體進行電路設計和仿真驗證。採用外接電源供電，也可由內置鋰電池供電，系統最終輸出電壓均為 3V，系統可廣泛應用於各種可攜式設備，有較強的實用性和較好的市場前景。

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