EDN China > 其它文章 > 电源技术 > 电池充放电控制 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

使用电池的CPLD自供电系统

Rafael Camarota?? Altera Corp?? San Jose?? CA?? 2007年07月19日 ?? 收藏0

  有一种常见的工业和消费应用,即按一个长间隔(如每分钟一次)对环境条件,如GPS(全球定位系统)位置、电压、温度或光线进行采样的系统。这类系统正越来越多地采用无线和电池供电方式,它每分钟苏醒过来,作一次采样,将数据传输到一个中央数据采集终端,然后再次进入睡眠状态。本设计实例用一片Altera EPM240-T100 CPLD(复杂可编程逻辑器件)中的一小部分,结合一些分立电容、电阻、二极管和MOSFET,通过一个RC定时器电路,自动将一个CPLD系统从完全断电状态唤醒。这种方案在两种情况下都有最小的功耗:一种是电源接通时的采样期间,另一种是系统断电(除RC 电路以外)时的采样之间。

图1CPLD包含一个控制块一个4.4 MHz内部振荡器一个3位寄存器以及6个I/O


  图1是基本的CPLD开/关定时器。Q1是一片IRLML6302 P沟道MOSFET,用作系统的电源控制开关。当门节点为VCC时,R2上拉,连接CPLD和整个系统的电源均被切断,只有RC电路消耗少量电能。CPLD带有一个控制块、一个4.4MHz内部振荡器、一个3位寄存器,以及6个I/O。图2为控制部分的状态机。状态机的输出为高电平,所有其它输出均为低电平。从掉电到上电的虚线表示时间延迟,该时间延

迟在系统断电时由R1与C1构成的RC电路测量。开关S1接通时电路初始化。当S1闭合时,D2将门节点拉低,当门电压低于VCC 0.7V时Q1导通。Q1加电不到200ms后,EPM240-T100工作在上电状态。上电状态将电源节点拉低,将门电压保持在0.7V,在开关打开后使Q1维持导通。上电状态亦将充电节点拉至VCC。这个动作将C1的负端充电至VCC。由于reset=0,控制块进入复位状态,而Register 1被复位。一旦S1打开,控制块进入使能状态,使能信号驱动为1。

  接下来,采样与传输电路开始工作,使done信号为0。当采样与传输完成时,done信号变为1,而控制块进入保存状态。保存状态按照Register 1中的值,将电容C2充电至CN。保存状态激活100ms时间,使输出对10mF电容完全充电。经过100ms后,控制块进入断电状态,停止驱动充电节点与电源节点。R4将电源节点拉高,而R2拉高门节点。

  当门节点使VCC-VTQ1达到大约 2.3V时,Q1切断系统的供电。EPM240-T100的所有I/O均处于高阻抗状态,并且不影响门节点或充电节点。充电节点开始于VCC,并在电源关断时开始通过R1放电。一旦充电节点掉落到2.3V,D1拉低门节点。当充电节点达到1.6V 时,门节点为2.3V,Q1 导通。Q1 导通的时间略小于 R1 和C1 的t。关断时间等于 R1×C1 = 100,000×0.0001=10 s。

图2在控制块的状态机内状态机的输出为高电平而其它均为低电平


  器件在上电状态上电,但很快转至采样状态。采样状态记录电容C2、C3和C4上的值。这些电容用作非易失存储器,保存以前上电循环的次数。如果C4 ~ C2上采样的Register 1值小于7,则控制块开始递增,而Register 1的值以1为增量增加。然后,控制块再次进入保存状态,C2 ~C4充电到一个新的二进制值001。器件再次断电。在第8次上电循环,或上电后大约80s,控制块转为使能状态,因而开始一个新的采样与传输顺序。这个过程每80s重复一次。你可以调整C1和R1改变Register1的大小和使能循环之间的计数,就可以改变这个80s的周期。由于80s周期包含8个较小的上电采样、测试与断电循环,供电的占空周期小于3%,因此,这种方案将电池寿命增加了33倍。


?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

电池? CPLD? 自供电系统?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈