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两种典型的电池供电电路的设计方案

/?? 2014年05月22日 ?? 收藏1
随着信息时代的来临,手持电子产品层出不穷(如PDA、数码相机、手机等),这些产品主要采用电池供电,在此类产品中如何设计电源管理电路,确保产品的实用性、经济性成为产品设计的关键问题。

硬开关电路设计实例

硬开关电路是将2节7号电池的串联电压通过DC/DC转换器MAX756转换成3.3V的电压,电路图如图1所示。如果不经升压电路而直接由电池供电,那么因电池端产生的电压存在一个由高到低的下降过程。2节新电池的串联电压在3V以上,随着能量的耗尽,会下降到2V以下,导致机器无法正常工作。JM2按键为开/关机键,在按动JM2时,由于按键的抖动,会产生误动作。由R20,C13,R21,R22,R23,V9构成的充放电回路,作用是通过适当地选择R20,C13,R21的值,使充放电回路的充电时间与放电时间都大于键抖动时间,从而有效地消除键的抖动。V9集电极输出的按键脉冲经去抖后,再通过U25(74HC14)三个带施密特触发器的反相器进一步滤波整形,产生波形完整的单脉冲。由该脉冲触发U24A(74HC74D触发器)的翻转。

图1中:

① 若U24A的5脚Q端输出高电平,则6脚Q端输出低电平,该低电平输入到MAX756的1脚禁止端(低电平有效)。此时MAX756处于关断状态,但由于DC/DC转换电路中的脉冲整流管V5的存在,电池电压仍然经V5到达DC/DC的输出端6脚。因此,在电路中还必须加一个晶体管V11作为开关元件。在U24A的6脚Q端输出低电平使MAX756处于禁止状态时,U24A的5脚Q端输出高电平使晶体管V11处于截止状态,从而使电池到主电路的电源VCC的通路处于彻底关断状态,机器处于关机状态,并且关机时整机电流为最小,经测量不超过5uA。

② 当按键脉冲触发U24A(74HC74D触发器)翻转,U24A的5脚Q端输出低电平,6脚Q端输出高电平时,MAX756处于工作状态,因输出电压控制端2脚为高电平,所以输出+3.3V的电压。同时,U24A的5脚Q端输出低电平促使晶体管V11处于导通状态,这样MAX756输出可为主电路提供工作电源,机器处于开机状态。

图1 硬开关电路
图1 硬开关电路

在开机状态下,单片机的输出SWPW保持为低电平。当单片机将SWPW输出改为高电平时,通过V10构成的反相电路输出低电平,使U24A置1端有效,U24A的5脚Q端输出高电平,6脚Q端输出低电平,机器将被关机,所以SWPW可作为“自动关机”信号。由于在单片机上电复位时1/O口输出为高电平,复位时的SWPW高电平会引起“复位误关机”现象。为防止这种现象的发生,在SWPW输出电路中加了由R25,C14构成的充电回路,适当选择R25,C14的取值,复位后在R25,C14充电回路未充到V10导通的阀值电平0.7V之前将SWPW置为低电平,便可避免“复位误关机”现象。

MAX756的5脚LBI是电池低电压的检测引脚,如果该引脚上的电压下降到内部参考基准电压1.25V以下,MAX756的4脚LBO(漏极开路型输出)便会输出低电平,可作为电池低压报警信号。报警电压点的设定依据有两个。

①国标要求电池终止电压为0.9V。经过实际测量,当2节7号电池的串联电压降到2V以下时,电池能量即将耗尽,已不能维持产品持续稳定工作。因此将电池低压检测报警点设定在2V。

之所以称该电路为硬开关电路,主要原因在于按下JM2便可实现开关机,无须再由单片机来辅助。SWPW的作用是实现定时自动关机。接下来讲的电池供电电路在按键控制开关机时必须有单片机来辅助才行。

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