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3-INPUT便携式设备电源的设计与制作

导读: 本文介绍一种通用性较强、成本低廉的便携式电源系统设计与制作,系统具有两种供电模式,可采用外接电源供电,也可由内置锂电池供电,系统最终输出电压均为3V,两者同时存在时,优先选择外接电源供电。

  一、设计思路

  本文介绍一种通用性较强、成本低廉的便携式电源系统设计与制作,系统具有两种供电模式,可采用外接电源供电,也可由内置锂电池供电,系统最终输出电压均为3V,两者同时存在时,优先选择外接电源供电。具有两种外接电源接口,电源适配器和USB 接口,两者同时使用时,电源适配器具有优先权。本系统可广泛应用于各种便携式设备,有较强的实用性和较好的市场前景。

  电源模块外形封装如图1。

  

  图1 电源模块

  电源系统原理框图如图2,由输入选择电路选择外接电源的供电方式,电源输入的电压值为4.5~6 伏,有外接电源时,直接经3.3V 稳压器稳压后输出,如果电池电量不足时,同时通过锂电池充电电路对锂电池进行充电;没有外接电源时,由锂电池供电,经3.3V低压差线性稳压器稳压后输出,供电选择电路根据是否有外接电源,选择由外接电源供电或者锂电池供电。

  

  图2 原理框图

  二、电路设计

  1. 输入选择电路

  输入选择电路用以实现对外接供电电源的选择,本设计中采用目前主流的USB 供电以及电源适配器供电两种方式,以适应不同的供电环境,外接电源的供电电压需在4.5V~6V 之间,当两者共同存在时,适配器具有优先权,具体实现方法如图3,分以下三种情况:

  

  图3 输入选择电路

  ●只有电源适配器供电,PMOS 管截止,输入电压经D1 降压后,给后级电路供电,D1 采用肖特基二极管,导通压降约为0.3V ;

  ●只有USB 供电,PMOS 管导通,D1 用于防止USB 接口通过电阻R2 消耗电能;

  ●两者同时存在,PMOS 管截止,电源适配器输入电压经D1 降压后,给后级电路供电。

  2. 锂电池充电管理电路

  锂电池充电电路采用CN3052 锂电池充电芯片,CN3052 可以对单节锂电池进行恒流或恒压充电,只需要极少的外围元器件,可编程设定充电电流,恒压充电电压为4.2V。并且符合USB 总线技术规范,非常适合于便携式应用的领域。

  应用电路如图4,只需要很少的外部元件,输出电压4.2V,精度可达1% ,CE 为芯片使能端,高电平有效。

  绿色LED 用于指示电池是否处于故障状态,红色LED用于指示是否处于充电状态。本设计中TEMP 管脚接到地,未使用温度检测功能。R4 用于设定恒流充电电流,计算公式为:

  I =1800V/ R4 ;

  本设计中R4 为10KΩ,充电电流为180mA。

  

  图4 锂电池充电管理电路

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