便攜式設(shè)備充電電源電路設(shè)計

　　介紹一種通用性較強、成本低廉的便攜式電源系統(tǒng)設(shè)計與制作，系統(tǒng)具有兩種供電模式，可采用外接電源供電，也可由內(nèi)置鋰電池供電，系統(tǒng)最終輸出電壓均為 3V，兩者同時存在時，優(yōu)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(yōu)先權(quán)。本系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種便攜式設(shè)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(xiàn)對外接供電電源的選擇，本設(shè)計中采用目前主流的USB 供電以及電源適配器供電兩種方式，以適應(yīng)不同的供電環(huán)境，外接電源的供電電壓需在4.5V～6V 之間，當(dāng)兩者共同存在時，適配器具有優(yōu)先權(quán)，具體實現(xiàn)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(jīng)D1 降壓后，給后級電路供電，D1 采用肖特基二極管，導(dǎo)通壓降約為0.3V ；

　　●只有USB 供電，PMOS 管導(dǎo)通，D1 用于防止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(jīng)D1 降壓后，給后級電路供電。

　　鋰電池充電管理電路模塊

　　鋰電池充電電路采用CN3052 鋰電池充電芯片，CN3052 可以對單節(jié)鋰電池進行恒流或恒壓充電，只需要極少的外圍元器件，可編程設(shè)定充電電流，恒壓充電電壓為4.2V。并且符合USB 總線技術(shù)規(guī)范，非常適合于便攜式應(yīng)用的領(lǐng)域。應(yīng)用電路如圖4只需要很少的外部元件，輸出電壓4.2V，精度可達1% ，CE 為芯片使能端，高電平有效。綠色LED 用于指示電池是否處于故障狀態(tài)，紅色LED用于指示是否處于充電狀態(tài)。本設(shè)計中TEMP 管腳接到地，未使用溫度檢測功能。R4 用于設(shè)定恒流充電電流。設(shè)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(wěn)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，采用低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）對電池輸出電壓進行穩(wěn)壓，經(jīng)穩(wěn)壓后輸出恒定的3.3V 電壓，本設(shè)計采用TPS76333 穩(wěn)壓芯片，只需極少的外圍元件，使用方便，此穩(wěn)壓芯片最大可輸出150mA 電流。電路圖如圖5所示。

　　圖5 電池穩(wěn)壓電路

　　外接電源穩(wěn)壓電路模塊

　　因電池供電時，經(jīng)LDO 電路穩(wěn)壓后，輸出電流有限，當(dāng)有外接電源時，穩(wěn)壓方式采用SPX1117-3.3V 穩(wěn)壓器進行穩(wěn)壓，輸出電流可達800mA。交流電經(jīng)過整流可以變成直流電，但是它的電壓是不穩(wěn)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(wěn)定不變的直流電源，還必須再增加穩(wěn)壓電路。電路圖如圖6 所示。

　　圖6 外接電源穩(wěn)壓電路

　　系統(tǒng)整體電路模塊

　　系統(tǒng)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(jīng)3.3V 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出，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(jīng)3.3V低壓差線性穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出，供電選擇電路根據(jù)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

　　系統(tǒng)介紹一種通用性較強、成本低廉的便攜式電源系統(tǒng)，討論分析電源電路的結(jié)構(gòu)、設(shè)計和具體實現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設(shè)計電路進行控制，并利用軟件進行電路設(shè)計和仿真驗證。采用外接電源供電，也可由內(nèi)置鋰電池供電，系統(tǒng)最終輸出電壓均為 3V，系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種便攜式設(shè)備，有較強的實用性和較好的市場前景。