基于dc-dc轉換移動電源的研究與設計-wenkub
2023-07-03 15:34:06 本頁面
【正文】 壓型移動開關電源的電路，該電路采用聚合物電池電源管理方案實現(xiàn)，能滿足5V移動設備的續(xù)航要求。電路中主要由單片機SN8P2711來控制鋰電池充電模塊的工作與休眠，實現(xiàn)鋰電池電量的顯示以及電源輸出的開關，同時也控制DCDC升壓電路的工作與否。關鍵詞：DCDC轉換；開關電源； SN8P2711；移動電源；Research and design of DCDC conversiton mobile powerAbstract: At present people39。 mobile power。同時，電子產品正向多元化發(fā)展，對電源的設計要求變得越來越高。一是便攜性需求增加，但對電池管理和電源管理要求也更高。 DCDC移動電源的發(fā)展與趨勢開關電源最大的應用領域是在通信行業(yè)。針對這些不同的應用，性能管理、熱效能管理等都非常重要。圣邦微電子己經推出的電源管理IC主要針對手持設備，主要是一系列以低功耗、低噪聲、高PSRR為特征的芯片；關注的重點也是MPMP手機等便攜式手持設備市場。開關電源亦稱為無工頻變壓器的電源，它是利用體積很小的高頻變壓器來實現(xiàn)電壓變換及電網(wǎng)隔離的，不僅能去掉笨重的工頻變壓器，還可采用體積較小的濾波元件和散熱器，這就為研究與開發(fā)高效率、高密度、高可靠性、體積小、重量輕的開關電源奠定了基礎。總之，高效、小型化、集成化、智能化以及提高可靠性是大勢所趨，也是今后的主要發(fā)展方向。而目前數(shù)碼產品市場的快速增長中伴隨著這樣的發(fā)展趨勢：產品功能多樣化、顯示屏幕大尺寸且彩屏化、機型更加輕薄小巧，但是實現(xiàn)這些特點都會加快電量的消耗，并須減小電池體積。有于技術不段發(fā)展，新的功能應用也逐步增加，如LED照明。通用性如筆記本電腦、平板電腦、手機、數(shù)碼相機、攝像機、便攜式DVD、PDA、MPMPGPS、保暖設備、醫(yī)療保健設備等。移動性移動電源的移動性是指產品能在移動狀態(tài)下（例如旅游，開會，充電器不在身邊或不方便充電情況下）發(fā)揮其功用，即在任何地點、任何時間不受局限地給數(shù)碼產品供電或充電，真實地給人以踏實感，使生活和工作品質得以提升。,同電位的電壓之間是不能充電的。其原理和給手機充電一樣。過程有：預充，恒壓充電，和浮充充電等。聚合物鋰離子電池所用的正負極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，正極材料可分為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰材料，負極為石墨，電池的工作原理也基本一致。容量相對較小。也有降壓方案的，效率比較高，但對電芯的一致性要求高，所以目前幾乎不輕易采用。目前低廉的移動電源多辦未使用智能充電保護IC[7]。如圖2：容量指示電路移動開關電源充電管理電路DCDC升壓電路鋰電池保護電路圖2 硬件設計方案 由目前大眾的消費觀和需求，一個可以提高儲能效率的可移動充電電源成為一種值得去研究和設計的課題，在戶外的旅行和其他不能找到市電插孔的情況下它可以說是功不可沒的，本設計思路主要是能將市面上普遍的、成本低、效能高的聚合物電芯作為一種載體將能量進行儲能隨身攜帶以方便便攜式設備的供電。同時在電路中加有電量顯示LED燈，用戶可以在使用過程中隨時檢查電量。同時MOSN由于門極為高電平而導通，此時PROG腳上的編程電阻1K，即設定充電電流為1A，來對一鋰離子電池進行快速充電。AP5056只需要極少的外圍元器件，可以適應USB電源和適配器電源工作，非常適用于便攜式應用的領域。 AP5056電路工作過程AP5056[9]在整個電池充電過程中有四種基木充電模式:涓流充電、恒流充電、恒壓充電和充電完成與再充電。而如果電池電壓低于3V時，充電器則進入涓流充電模式。恒壓充電:在電池電壓慢慢接近4. 2V時，充電器就漸漸轉為恒壓充電?？删幊痰某潆婋娏?AP5056的充電電流由連接在PRDO腳與GND之間RPROG電阻來確定，計算公式如下:1BAT=(VPROG/ RPROG)圖5 Vcc與充電電流Ibat之間的關系 芯片熱保護功能利用晶體管PN結的導通電壓隨溫度升高而降低，而其變化值隨溫度的升高而增加的特性，AP5056設計了集成于芯片內部的過熱保護功能。以往采用 PFM 方式的 DCDC 轉換器，在輸出負載電流低時脈沖被跳過，因此輸出電壓的紋波頻率會產生變化，存在著使紋波電壓増大的缺點[10][11]。當EXT為低電平時，Q2截止，L1產生感生電動勢，其方向阻止電流的變化，因為與BAT+同方向，兩個電壓相加后通過二極管D2對C6充電。 設定 OFF / ON 端子為“L”電位時，停止內部電路的全部工作，因此可大幅度地抑制消耗電流。接著，若使L值變得更小，會降低效率而導致開/關切換晶體管的電流驅動能力不足，促使逐漸減少。 因為振蕩頻率較高的產品可以選擇L值較小的產品，因此可使線圈的形狀變小。在輸出電壓較高以及負載電流較大的情況下，紋波電壓會變大。另外，MOS FET 的通態(tài)電阻依靠輸出電壓()與 MOS FET 的閾值電壓的電壓差，因此會對輸出電流量以及效率產生影響。因此對輸入電源的上限和下限要有所限制，為此采用過壓、欠壓保護以提高電源的可靠性和安全性[12][13][14]。 電阻分壓采樣電路采樣電路如圖9：圖9 電阻分壓采樣電路此電路輸出端是5V電壓，信號比較小，考慮到成本以及設計的要求問題就用了電阻采樣，大電壓可以用互感器。5個中斷源，3個內部中斷:TCO、TCADC。跳轉指令JMP可在整個ROM區(qū)執(zhí)行。5個外部ADC輸入。 TC1:自動裝載定時器/計數(shù)器/PWM1/ Buzzer輸出。內部高速時鐘:RC模式，高達16MHz。RST:系統(tǒng)復位輸入引腳，施密特結構，低電平觸發(fā)，通常保持高電平。I/O:雙向輸入/輸出引腳，輸入模式時為施密特觸發(fā)，內置上拉電阻，具有喚醒功能。TC1/TC0事件計數(shù)器的信號輸入引腳。P4.[4:1]/AIN[4:1]I/OP4 [4:1]:雙向輸入/輸出引腳，非施密特觸發(fā)，內景上拉電阻。 單片機控制電路 單片機控制電路如圖11：圖11 單片機控制電路DC運用中一般都采用電池供電，當電池電壓過低或單片機驅動負載時，系統(tǒng)電壓可能跌落并進入死區(qū)。 負反饋控制PWM實現(xiàn)穩(wěn)壓功能電路 為了讓輸出電壓穩(wěn)定設計負反饋穩(wěn)壓電路[16]如圖13：圖13 LM358負反饋穩(wěn)壓電路LM358在開關電源中起保護作用。 ② 確定算法：根據(jù)設計問題的要求和指令系統(tǒng)特點，選擇解決問題的方法。 ⑥ 調試源程序：先將源程序通過匯編生成目標文件，并消除語法錯誤，然 后在用戶板上調試，達到預定要求。系統(tǒng)主程序流程圖如圖所示： 圖14 程序流程圖 單片機軟件控制工作說明當外接有
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