充电电路中的便携式设备充电电源电路设计

接线图 2023年10月21日 07:01 160 admin

　　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。该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。

　　输入选择电路模块

　　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1,分以下三种情况：

充电电路中的便携式设备充电电源电路设计第1张

　　图1 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。

　　锂电池充电管理电路模块

　　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。设计中R4 为10KΩ，充电电流为180mA。

充电电路中的便携式设备充电电源电路设计第2张

　　图2 锂电池充电管理电路

　　电池输出稳压电路模块

　　因锂电池电量不同时，输出电压可在大约3.5~4.3V之间变动，采用低压差线性稳压器（LDO）对电池输出电压进行稳压，经稳压后输出恒定的3.3V 电压，本设计采用TPS76333 稳压芯片，只需极少的外围元件，使用方便，此稳压芯片最大可输出150mA 电流。电路图如图5所示。

充电电路中的便携式设备充电电源电路设计第3张

　　图3 电池稳压电路

　　外接电源稳压电路模块

　　因电池供电时，经LDO电路稳压后，输出电流有限，当有外接电源时，稳压方式采用SPX1117-3.3V稳压器进行稳压，输出电流可达800mA。交流电经过整流可以变成直流电，但是它的电压是不稳定的：供电电压的变化或用电电流的变化，都能引起电源电压的波动。要获得稳定不变的直流电源，还必须再增加稳压电路。电路图如图6 所示。

充电电路中的便携式设备充电电源电路设计第4张

　　图4 外接电源稳压电路

　　系统整体电路模块

　　系统整体电路如图所示。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。

充电电路中的便携式设备充电电源电路设计第5张

　　图5 整体电路

　　点评分析：

　　系统实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容（OTA-C）连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1~26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0.5 dB，采用1.8 V电源，TSMC 0.18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。

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