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電路分析:兩種典型的電池供電電路設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2013-11-19 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
出低電平實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)自保,因此稱該電路為“軟開(kāi)關(guān)電路”。使用該軟開(kāi)關(guān)電路的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須考慮按鍵去抖動(dòng)問(wèn)題,硬件電路簡(jiǎn)單,可降低硬件成本,節(jié)約印制板板面,在手持式產(chǎn)品中印制板板面是非常寶貴的(元器件的數(shù)量直接影響印制板的大小和產(chǎn)品整體外觀)。缺點(diǎn)是當(dāng)受到外界強(qiáng)信號(hào)干擾或由于電池電量不足而引起死機(jī)時(shí),按鍵JM16將不起作用,必須取出電池,再重新裝入方能解決死機(jī)現(xiàn)象。當(dāng)然這種情況出現(xiàn)的機(jī)率極低,且因電池電量不足而引起死機(jī)時(shí),就需要更換電池了。而圖1的硬開(kāi)關(guān)電路中,當(dāng)碰到死機(jī)現(xiàn)象時(shí),無(wú)需觸摸電池,通過(guò)按鍵JM2就能實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/227948.htm

  電源濾波

  在以上介紹的DC/DC轉(zhuǎn)換電路中,采用的是DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器件,升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。

電路分析:兩種典型的電池供電電路設(shè)計(jì)

圖3

  開(kāi)關(guān)K導(dǎo)通時(shí)電池BT給電感L充電,在L中以場(chǎng)的形式儲(chǔ)存能量1/(2L×I2)。 其中,I為電感電流。K斷開(kāi)后,L中的磁能又以電能的形式釋放給濾波電容C2和負(fù)載RL。周期性的開(kāi)關(guān)操作使電池能量源源不斷地送入負(fù)載,而輸出電壓被轉(zhuǎn)換為:

  Vout = Vin/(1-δ)

  式中,δ為開(kāi)關(guān)占空比(導(dǎo)通時(shí)間占工作周期的比率)??刂齐娐繁O(jiān)測(cè)輸出電壓并控制占空比,從而達(dá)到調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓的目的。本文介紹的 DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器件的控制方式均為PFM(脈沖頻率調(diào)制),具有較小的靜態(tài)電流,輕載情況下效率較高,但紋波稍大。為保證主電路穩(wěn)定工作,必須考慮對(duì)電源輸出進(jìn)行濾波。一般采用無(wú)源濾波電路來(lái)進(jìn)行濾波,無(wú)源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒L型,LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。當(dāng)采用電感濾波或復(fù)式電感型濾波時(shí),需采用電感量高、體積大的電感,對(duì)手持、便攜式產(chǎn)品并不適用,所以在負(fù)載電流較小的場(chǎng)合,采用RCπ型濾波,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),濾波效果也比較好。濾波電容的等效串聯(lián)電阻《ESR)是造成輸出紋波的主要因素,電容的材質(zhì)應(yīng)選擇具有較低ESR的陶瓷電容、鋁電解電容和鈕電解電容,應(yīng)盡量避免標(biāo)準(zhǔn)鋁電解電容。采用RCn型濾波時(shí),輸出電壓兩端的脈動(dòng)系數(shù)S=1/(Kω×C×R)。K為常數(shù),由該公式可知,在ω值一定的情況下,R愈大,C愈大,則脈動(dòng)系數(shù)愈小,也就是濾波效果就越好。R值增大時(shí),電阻上的直流壓降會(huì)增大,這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗;若增大C的電容量,又會(huì)增大電容器的體積和重量,也不易實(shí)現(xiàn),因此電容的容量一般為10-100 uF,電阻的值一般在10 Ω以下。

  結(jié)語(yǔ)

  以上介紹的兩種電池供電電路,都是將電池電壓轉(zhuǎn)換為+3.3 V直流電壓,為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提供工作電源的DC/ DC升壓電路。這類電路主要用在由2節(jié)7號(hào)電池供電的PDA、手持終端等產(chǎn)品中,其他類產(chǎn)品(如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī))的電池供電電路會(huì)有所不同,但工作原理基本相似。在電池供電電路的設(shè)計(jì)中,都會(huì)面臨如何實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)機(jī)、降低關(guān)機(jī)電流、減小輸出電源中的紋波和干擾信號(hào)、提高轉(zhuǎn)換效率等一系列問(wèn)題。只有妥善地解決這些問(wèn)題,才能確保產(chǎn)品穩(wěn)定可靠地工作。本文所講的兩個(gè)實(shí)例較好地解決了這方面的問(wèn)題,已經(jīng)在產(chǎn)品中實(shí)際應(yīng)用,效果良好。當(dāng)然隨著新器件的不斷涌現(xiàn),還需不斷地改進(jìn)和完善此類電路的設(shè)計(jì),以提升產(chǎn)品的整體性能。

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