嵌入式系統(tǒng)中電源管理電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）充電電流控制

充電電流受R8P和R9P控制，充電電流的最大值為1200/R8P，同時(shí)充電電流小于6000/R9P，其中6000/R9P直流電源限流設(shè)置。如圖2所示，當(dāng)R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ時(shí)，直流電源限流為6000/3000=2 A，充電限流1200/1500=0.8 A.如果R8P=1.2 kΩ、R9P=5 kΩ，直流電源限流為6000/5000 =1.2 A，充電限流1200/1200=1 A.

本系統(tǒng)選用R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ。

（2）系統(tǒng)電壓切換

當(dāng)DCIN和USB同時(shí)接人系統(tǒng)電源輸入時(shí)，DCIN輸入優(yōu)先，USB輸人自動(dòng)關(guān)閉。DCIN同時(shí)供給電池充電和MBAT（系統(tǒng)供電電源），電池還可以起到減少M(fèi)BAT電壓波動(dòng)的作用。

電池充電完成后，充電電路部分關(guān)閉，DCIN供給MBAT系統(tǒng)電源，MBAT電壓穩(wěn)定在4.4 V.

（3）充電指示

MAX8903管腳DOK是直流電源連接指示輸出，低電平有效，指示燈D2P用于指示直流電源連接狀態(tài)，同時(shí)信號(hào)連接到CPU的GPIO管腳，用于軟件檢測(cè)此狀態(tài)。

MAX8903管腳CHG是正在充電指示輸出，低電平有效，指示燈D3P用于指示充電狀態(tài)，同時(shí)信號(hào)連接到CPU的GPIO管腳，用于軟件檢測(cè)充電狀態(tài)。

MAX8903管腳FLT是故障指示輸出，低電平有效，指示燈D1P用于指示故障狀態(tài)，如充電超時(shí)等。

（4）電池溫度保護(hù)

MAX8903管腳THM到GND連接10 kΩ的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，用于檢測(cè)充電過(guò)程中電池的溫度變化，當(dāng)電池溫度超過(guò)設(shè)定極限溫度時(shí)，暫時(shí)停止給電池充電，直到電池溫度下降到安全溫度范圍。

（5）DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器電感選擇

DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器采用開(kāi)關(guān)頻率值為4 MHz的控制架構(gòu)，通過(guò)調(diào)整占空比實(shí)現(xiàn)降壓轉(zhuǎn)換。推薦的電感選擇如表1.

表1 DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器電感推薦值


本系統(tǒng)充電電流在不到1 A附近，輸入電壓在12V左右，選擇電感2.2μH.

（6）PCB布局

PCB布局（局部）如圖3所示。


圖3 PCB布局（局部）

系統(tǒng)電路PCB布局為十層板設(shè)計(jì)，圖中只顯示頂層PCB布線。PCB布局原則：大電流部分采用短而寬的布線連接；裸焊盤(pán)采用多個(gè)過(guò)孔連接散熱地，以利于散熱；電流設(shè)置電阻直接接地，減少電流偏差；減小功率電流對(duì)穩(wěn)壓部分的影響等。

3性能測(cè)試數(shù)據(jù)

電源管理電路主要指標(biāo)：充電效率、輸出工作電壓、充電電流等，電路測(cè)試連接如圖4所示。


圖4電源管理電路測(cè)試連接圖

3.1外接電源電壓固定

外接電源電壓固定時(shí)，充電電流和電池電壓的數(shù)據(jù)關(guān)系測(cè)試數(shù)據(jù)如表3.圖5為測(cè)試數(shù)據(jù)關(guān)系示意圖。

表3外接電源電壓固定時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)



圖5外接電源電壓固定時(shí)。充電電流和電池電壓的關(guān)系