便攜式儀表電源的設(shè)計(jì)

圖2中的一些電路參數(shù)的說明如下：

——磁芯電感L1、L2可選用CoilCraft（線藝）的DO1608C-103表貼磁芯電感，電感值為10μH；

——肖特基二極管D1、D2也可選用其他型號(hào)，只要反向耐壓大于16V即可；

——電阻R1和R2的比值決定了LCD對比度輸出的電壓值VLCD（對應(yīng)圖中的VOUT2），關(guān)系式為R1=R2×|VLCD|/1.25V，其中R1的取值范圍為500kΩ～2MΩ；

——電阻R3和R4的比值決定了主輸出電壓值VOUT(對應(yīng)圖中的VOUT1)，關(guān)系式為R3=R4×[(VOUT/1.25V)－1]，其中R4的取值范圍為10～200kΩ；

——電阻R5和R6的比值決定了系統(tǒng)欠電壓監(jiān)測的門檻電壓值VTRIP，關(guān)系式為R5=R6×[(VTRIP/0.614V)－1]，其中R6≤130kΩ。

當(dāng)電池電壓正常時(shí)，電池電壓過低輸出管腳LBO（Low-BatteryOutput）輸出保持高電平；一旦電池電壓低于門檻電壓VTRIP時(shí)，LBO管腳輸出變?yōu)榈碗娖?。如果不使用欠電壓監(jiān)測的話，只需將第3管腳（LBI）接地。

使用0805表貼元件，則此電源模塊在電路板上實(shí)際尺寸只有22mm×17mm。此電源模塊的應(yīng)用比較靈活，可以根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要，按照以上關(guān)系式選取相應(yīng)的電阻值，得到需要的電壓輸出。

3.2 使用單電壓輸出的DC/DC變換器從系統(tǒng)中其它器件上借用輔助電源

對于電路中還包括RS-232串行接口的系統(tǒng)來說，還有一種僅使用單輸出DC/DC電壓變換器件就能滿足上述要求的電源處理方法：選用單電壓輸出DC/DC變換器得到＋5V輸出，使用MAX202E完成RS-232串行接口，借用其內(nèi)部的雙路電荷泵電壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)電壓輸出為LCD提供對比度調(diào)節(jié)負(fù)電壓。一般來說，單一的電池電源輸入得到單一的＋5V輸出的DC/DC升壓正電壓變換器件品種很多，選擇的余地較大，外圍電路也更簡單一些，這里不作特別說明。以下主要給出借助MAX202E得到－10V電壓輸出的方法。

MAX202E是＋5V供電的雙路RS-232驅(qū)動(dòng)器，它的內(nèi)部還包含了＋5V及±10V的兩個(gè)電荷泵電壓轉(zhuǎn)換器，其中倍壓輸出電荷泵使用電容C1，在輸出濾波電容C3上得到＋10V輸出；倒相電荷泵使用電容C2，在輸出濾波電容C4上得到－10V輸出；電壓輸入的旁路電容為C5；正常的使用中，這5個(gè)電容都可以使用普通的0.1μF電容，其典型電路連接如圖3所示。

圖3 MAX202E典型電路連接原理圖

MAX202E允許電荷泵產(chǎn)生的±10V作為電源輸出，當(dāng)借用電荷泵的倍壓輸出或倒相輸出作電源使用時(shí)，只需增大相應(yīng)的電荷泵電容C1或C2（10μF以內(nèi)），就可以維持器件的工作性能；若相應(yīng)的輸出濾波電容C3或C4選用更大的電容值（10μF以內(nèi)），則可減小電源的輸出阻抗[2]。使用這種方法也不失為一種簡化外圍電路的好辦法。

4 結(jié)語

便攜式儀表是儀表行業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢，它的硬件可以看作是一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)，包括了多種形式的輸入輸出，整個(gè)系統(tǒng)的電源管理是一個(gè)重要的問題，在設(shè)計(jì)具體的電源模塊時(shí)要注意如下幾個(gè)方面：

——為降低系統(tǒng)功耗，減小儀表體積，應(yīng)盡可能地選用CMOS器件；

——根據(jù)容許的空間和需求的容量合理地選擇電池，從互換性角度考慮應(yīng)盡量選用普通電池作為電源；

——選用合適的電源穩(wěn)壓變換器件，在滿足電源需求的前提下，使電源模塊的外圍電路簡單，減小占用空間；

——當(dāng)要實(shí)現(xiàn)多電壓輸出時(shí)，既可以直接選用具備相應(yīng)功能的電源穩(wěn)壓變換器件，也可以充分利用電路中已有器件的輔助電壓輸出，達(dá)到簡化外圍電路的目的。