兩種最實用的電池供電電路設計

隨著信息時代的來臨，手持電子產(chǎn)品層出不窮(如PDA、數(shù)碼相機、手機等)。這些產(chǎn)品主要采用電池供電，在此類產(chǎn)品中如何設計電源管理電路，確保產(chǎn)品的實用性、經(jīng)濟性成為產(chǎn)品設計的關(guān)鍵問題。本文從設計手持產(chǎn)品的工作實踐出發(fā)，討論兩種典型的電池供電電路的設計情況。

硬開關(guān)電路設計實例

硬開關(guān)電路是將2節(jié)7號電池的串聯(lián)電壓通過DC/DC轉(zhuǎn)換器MAX756轉(zhuǎn)換成3.3 V的電壓，電路圖如圖1所示。如果不經(jīng)升壓電路而直接由電池供電，那么因電池端產(chǎn)生的電壓存在一個由高到低的下降過程。2節(jié)新電池的串聯(lián)電壓在3 V以上，隨著能量的耗盡，會下降到2V以下，導致機器無法正常工作。JM2按鍵為開/關(guān)機鍵，在按動JM2時，由于按鍵的抖動，會產(chǎn)生誤動作。由R20，C13，R21，R22，R23，V9構(gòu)成的充放電回路，作用是通過適當?shù)剡x擇R20，C13，R21的值，使充放電回路的充電時間與放電時間都大于鍵抖動時間，從而有效地消除鍵的抖動。V9集電極輸出的按鍵脈沖經(jīng)去抖后，再通過U25 (74HC14)三個帶施密特觸發(fā)器的反相器進一步濾波整形，產(chǎn)生波形完整的單脈沖。由該脈沖觸發(fā)U24A(74HC74 D觸發(fā)器)的翻轉(zhuǎn)。

圖1中：

①若U24A的5腳Q端輸出高電平，則6腳Q端輸出低電平，該低電平輸入到MAX756的1腳禁止端(低電平有效)。此時MAX756處于關(guān)斷狀態(tài)，但由于DC/DC轉(zhuǎn)換電路中的脈沖整流管V5的存在，電池電壓仍然經(jīng)V5到達DC/DC的輸出端6腳。因此，在電路中還必須加一個晶體管V11作為開關(guān)元件。在U24A的6腳Q端輸出低電平使MAX756處于禁止狀態(tài)時，U24A的5腳Q端輸出高電平使晶體管V11處于截止狀態(tài)，從而使電池到主電路的電源VCC的通路處于徹底關(guān)斷狀態(tài)，機器處于關(guān)機狀態(tài)，并且關(guān)機時整機電流為最小，經(jīng)測量不超過5uA.

②當按鍵脈沖觸發(fā)U24A(74HC74 D觸發(fā)器)翻轉(zhuǎn)，U24A的5腳Q端輸出低電平，6腳Q端輸出高電平時，MAX756處于工作狀態(tài)，因輸出電壓控制端2腳為高電平，所以輸出+3.3 V的電壓。同時，U24A的5腳Q端輸出低電平促使晶體管V11處于導通狀態(tài)，這樣MAX756輸出可為主電路提供工作電源，機器處于開機狀態(tài)。

在開機狀態(tài)下，單片機的輸出SWPW保持為低電平。當單片機將SWPW輸出改為高電平時，通過V10構(gòu)成的反相電路輸出低電平，使U24A置1端有效，U24A的5腳Q端輸出高電平，6腳Q端輸出低電平，機器將被關(guān)機，所以SWPW可作為“自動關(guān)機”信號。由于在單片機上電復位時1/O口輸出為高電平，復位時的SWPW高電平會引起“復位誤關(guān)機”現(xiàn)象。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在SWPW輸出電路中加了由R25，C14構(gòu)成的充電回路，適當選擇R25，C14的取值，復位后在R25，C14充電回路未充到V10導通的閥值電平0.7 V之前將SWPW置為低電平，便可避免“復位誤關(guān)機”現(xiàn)象。

MAX756的5腳LBI是電池低電壓的檢測引腳，如果該引腳上的電壓下降到內(nèi)部參考基準電壓1.25 V以下，MAX756的4腳LBO(漏極開路型輸出)便會輸出低電平，可作為電池低壓報警信號。報警電壓點的設定依據(jù)有兩個。

①國標要求電池終止電壓為0.9 V.經(jīng)過實際測量，當2節(jié)7號電池的串聯(lián)電壓降到2V以下時，電池能量即將耗盡，已不能維持產(chǎn)品持續(xù)穩(wěn)定工作。因此將電池低壓檢測報警點設定在2 V.

之所以稱該電路為硬開關(guān)電路，主要原因在于按下JM2便可實現(xiàn)開關(guān)機，無須再由單片機來輔助。SWPW的作用是實現(xiàn)定時自動關(guān)機。接下來講的電池供電電路在按鍵控制開關(guān)機時必須有單片機來輔助才行。

軟開關(guān)電路設計實例

在圖2所示的電源管理電路中，采用了日本理光公司的RN5RK331A DC/DC轉(zhuǎn)換器，將電池提供的電壓變換為3.3 V的電壓后再供給主電路，保證在電池的整個壽命周期內(nèi)機器都能穩(wěn)定工作。

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