高效率RFID手持機(jī)電源設(shè)計(jì)

　　圖2 中兩個肖特基二極管IN1 和IN2 可以起到保護(hù)電池的作用，IN1 是為了防止USB 電源將電池反向擊穿，IN2 的作用是避免電池與U1 形成進(jìn)行自充環(huán)路，這兩個二極管缺一不可。充電器的管腳/CHG 右邊上拉電阻R1是指示充電狀態(tài)用的，/CHG 管腳接微處理器的GPIO 管腳，當(dāng)處于充電狀態(tài)時，該引腳輸出低電平； 當(dāng)/CHG 變?yōu)楦咦钁B(tài)時，表示電池已經(jīng)充滿。

圖2 系統(tǒng)電源電路圖

　　6 調(diào)試

　　6. 1 調(diào)試步驟

　　按照原理圖上的參數(shù)在印制電路板上焊接好元器件之后，仔細(xì)檢查元器件的取值、焊接方向、元器件的極性是否焊接正確，用萬用表仔細(xì)檢測元器件的焊接是否存在虛焊，靠得比較近的元器件是否存在不應(yīng)該存在的短路現(xiàn)象。

　　6. 2 調(diào)試注意事項(xiàng)

　　電源系統(tǒng)的調(diào)試首先要確保電源和地不能短路，否則電池會有被燒掉的危險。

　　分模塊進(jìn)行調(diào)試，焊接一個檢查并調(diào)試一個，當(dāng)各個模塊都沒有問題時再進(jìn)行總體調(diào)試。

　　比較復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)該先焊接、檢查、調(diào)試系統(tǒng)的電源，調(diào)試成功后再調(diào)試其他模塊。

　　加電后首先要用手摸一下各個芯片是否發(fā)燙，如果發(fā)燙，為避免芯片長時間發(fā)燙被燒毀，則首先要切斷電源，待查明原因后再加電調(diào)試。

　　加電后若聽到芯片發(fā)出聲音，應(yīng)該切斷電源，檢查出現(xiàn)問題電路中有沒有短路的情況，查出問題后再繼續(xù)加電調(diào)試。

　　為方便查找出問題，至少要焊接兩塊板子，以方便測試時進(jìn)行對比，查找問題的所在。

　　7 結(jié)論

　　經(jīng)測試，3. 3 V 電源的輸出電壓波動在0. 097V 以內(nèi)，3. 2 V 的輸出波動在0. 05 V 以內(nèi)，5 V 輸出的波動在0. 1 V 以內(nèi)，即各路電壓的波動均在±3 % 以內(nèi)，通過外接相應(yīng)額定功率電阻時，各元件均工作正常，即系統(tǒng)可以輸出給定的電流。通過輸入電流電壓和輸出電流電壓的測量，計(jì)算得到的效率均在83 % 以上?？傊到y(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期的要求。

　摘要： 針對鋰電池供電的Radio Frequency IDentification（ RFID） 手持機(jī)對電源高效率的要求和微處理器對電源低紋波的要求，提出了一種電源設(shè)計(jì)方案。簡要介紹了各種電源芯片的特點(diǎn)和手持設(shè)備電源芯片選型需要注意的問題，重點(diǎn)闡述了電源方案選擇、芯片選型和電路的設(shè)計(jì)。采用DC － DC 穩(wěn)壓器可以達(dá)到較高的效率，在DC-DC 穩(wěn)壓器的后邊加LowDropOut regulator（ LDO） 可以有效地抑制紋波。測試結(jié)果表明，該電源的效率在83 %以上，為處理器供電的電源波動在±2 %以內(nèi)，其他電源的波動在± 3 %以內(nèi)。

　　0 引言

　　RFID 手持機(jī)在交通運(yùn)輸、門禁、物流、考勤、貨物管理、身份識別等方面有著十分廣泛的應(yīng)用。RFID 手持設(shè)備對電源的效率、使用壽命、可靠性、體積、成本等方面有較高的要求。因此，設(shè)計(jì)一個穩(wěn)定性好、效率高、雜散小的電源對于RFID 手持機(jī)有著十分重要的意義。

　　1 RFID 手持機(jī)硬件結(jié)構(gòu)

　　在基于嵌入式系統(tǒng)的RFID 手持機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以微處理器LPC2142 為主控制器，根據(jù)系統(tǒng)的需求外擴(kuò)了SRAM、Flash、SD 卡、鍵盤、LCD 顯示、聲響提示進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、人機(jī)交互以及出錯報警提示，通過USB 接口可以與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，背光模塊可以為LCD 和鍵盤提供背光，電壓檢測模塊通過核心處理器的A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電池電壓的檢測，從而間接檢測出電池的剩余電量，RF 模塊能夠進(jìn)行讀寫器與標(biāo)簽之間射頻信號的收發(fā)，通過JTAG 接口可以進(jìn)行程序的調(diào)試與下載。電源部分可以為系統(tǒng)中需要電源的各個模塊提供電源，這是本文設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖