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移动电源体系电路设计与原理剖析 —电路图天天读(227)

  市面上移动电源中常运用2个电感,其间充电电路中,充电进程需求一个电感,Boost电路放电进程中也需求一个电感。充电电路的作业进程是经过5V的沟通适配器给移动电源内部的锂电池充电…

  市面上移动电源中常运用2个电感,其间充电电路中,充电进程需求一个电感,Boost电路放电进程中也需求一个电感。充电电路的作业进程是经过5V的沟通适配器给移动电源内部的锂电池充电;而Boost电路作业进程是将移动电源内部锂电池升压到5V进行输出,然后给移动设备供电。但在移动电源实践作业中这两种电路一般状况不需求一起作业,也便是作业中两个电感只要一个电感处于作业状况,两个环路只需求一个作业。

  芯片作业原理

  MT2011是一款高功率大电流单串联锂电池充电操控器。它支撑4.5V~6.5V输入电压,输出电压能够跟从锂电池电压,最大2A的充电电流,运用了高功率的同步整流结构,合适应用于便携式充电设备和移动电源充电。整合电流采样电阻、高精度的电流与电压办理电路、满电主动中止充电。 MT2011作业频率为1.5MHz,运用同步整流结构,功率高达93%.带有充电电流软发动、防反相电流二极管、充电电流采样等功用,并带有完善的输出短路维护和过温维护功用。

  使设备安稳性更高,单电感移动电源电路如图所示:

  

  (a)充电芯片外围电路

  

  (b)升压芯片外围电路

  

  (c)单片机外围电路

  图1.电路中芯片作业电路

  MT5036是来颉科技规划的一款95%高效的800KHz同步升压转化器,它为单节锂电池或多节锂电池组并联供给了杰出的供电解决计划。转化器经过设置芯片外部FB分压电阻或运用内部FB分压电阻来取得一个安稳输出电压。芯片转化功率十分高,能供给满足的负载电流,当供电电压下降到3V时,仍能在输出电压为5V时,输出3A的负载电流,电感中的峰值电流被约束在6.6A.MT5036作业频率可达800KHz,这使得电感和输出电容都能够不必太大,而且带有轻载PSM功用,能够确保芯片在全负载范围内坚持较高的转化功率。具有60uA的静态电流,能够大大提高锂电池的寿数,带有低EMI作业形式,断续作业时,能够有用削减振铃,转化器能够避免电池过放电,在关断时负载能够彻底与电池断开。

  SN8P2711是一颗选用高速低功耗CMOS工艺规划开发的8位高性能精简指令单片机,内部有1K×16位一次性编程ROM(OTP- ROM),64K×8位的数据寄存器(RAM),三个双向I/O口,两个8位定时器/计数器,两个PWM/Buzzer模块,多个体系时钟,四种体系作业形式,一个五信道的十二位模数转化器以及五个中止源。这款单片机能够广泛应用于丈量、电机操控、工业操控、家电玩具类产品等。

  电路作业原理剖析

  电路的作业详细原理如下:电路作业分为两个进程,一是外加5V电源对移动电源内置锂电池充电,二是移动电源对外接移动设备充电。作业在第一种进程时,沟通适配器或5V电源接在移动电源的Micro USB接口上,VIN为5V电压时,R1与R2分压发生USB信号送入单片机,单片机检测到USB信号后,会将输出EN信号拉低,制止MT5036作业。 MT2011上电后会检测VCC的电压,假如VCC电压在可充电范围内,充电芯片开端作业,对锂电池依照浮充、快速充电、恒压充电的进程开端充电,电感电流由SW到VCC充电。TS信号在默许状况下是高,假如外部电路让TS强行拉低让MT2011中止作业,D2是钳位二极管,能够约束SW电压最低在 -0.6V.图2为充电和放电进程信号和输入输出的时序图。4个LED灯用来显现举动电源当时电量和充放电状况。SW1开关还能够经过长按让移动电源手电筒功用翻开。

  

  图2 电路图中操控与时序的联系

  作业在第二个进程时,没有沟通适配器衔接在USB2.0口衔接被充电设备。即MT5036的VOUT只与被充电设备相连。电路会检测到便携设备是否衔接在 USB2.0端口,若刺进设备或按发动按钮就会发动MT5036,对设备进行充电。电路中VCC经过R24(100K)与VOUT相连。

  在移动电源输出端口不衔接设备时,VOUT电压等于VCC电压,此刻MT5036的EN信号为低,芯片不作业。当设备刺进时,VOUT被设备瞬间拉低,单片机检测到VOUT变低的瞬间下降,能够判别设备已接入,将EN信号拉高,使能MT5036作业,对设备充电。当EN变高,STAT信号就被强制拉低,这时能够制止MT2011作业,确保充放电芯片最多一个作业。MT5036作业时,电感电流由VCC到SW.R9为下拉电阻,确保由于某种原因EN悬空时,EN引脚能够接地,MT5036不会误作业。R7与R8为 FB的分压电阻,经过这两个电阻来设置MT5036的VOUT电压。C9、C10、C11为输出储能电容,BOOST电路电感往输出端电流不接连,输出电容容量应尽量选大一些,在MT5036芯片中选用2个22uF贴片%&&&&&%并联。R14,R15为输出电流采样电阻,能够采样MT5036的负载,用来判别过载或许空载状况状况。

  当AMP信号电压超越过载阈值时,单片机判别为过载,此刻将EN拉低,关段MT5036.当AMP信号电压低于0.1A负载阈值时,单片机判别为空载,为避免功率耗散,40s后也将EN拉低,关段MT5036.输出电压与分压电阻联系为:

  

  当移动电源作业于充电进程中,SW是VIN和GND的方波信号,VBAT引脚是MT5036的内部供电引脚,此刻VBAT引脚假如为电池电压,此刻会呈现内部漏电状况,可能会形成MT5036的损坏。由图1(a)可看出,电源适配器5V输入端(VIN)和锂电池输出端(VCC)均经过二极管衔接到 MT5036的VBAT引脚。这样做能够避免芯片内部漏电的状况。参加这两个二极管后,MT5036的供电引脚会选取电压大的一侧作为供电电源,能够确保内部MOS管有用关段。二极管类型最好选取肖特基二极管。

  修改点评:本文提出了一种单电感移动电源的计划,这样不只利于移动电源节约器材本钱,还可节约设备体积,便于移动电源更小型化。单片机在移动电源中起调理作业形式和维护的功用,单片机7号脚的SW1是移动电源输出的开关,开关按下时,会拉高EN信号,使MT5036作业。
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