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TOP1 简易快速充电电源模块电路模块

采用NEC upd78F0547单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，并可由液晶显示器显示输出的电压、电流值。主电路采用运放LM324和达林顿管组成调节电路，电路设计合理，编程正确。除了完成题目要求外，电路设计了步进设置功能，可设置不同的恒流和稳压值。

恒流、恒压充电电路：这部分电路是整个电路的核心部分，主要由D/A转换电路，恒流、恒压调整电路，检测电路组成。控制电路输送来的数字信号由D/A转换电路IC205转换成模拟信号作为基准电压，然后送到电压比较器IC201的正输入端。输出端取样电阻上取得取样电压信号送到电压比较器IC201的负输入端，与基准电压比较，比较结果由IC201的输出端反馈到T202，控制T202的导通状态。由D201、 D202、R201、T203组成一个恒流源A，恒流值I=2Ud-Ube/R201 。T202的导通状态影响着对恒流源A的吸收电流，从而改变恒流源A对调整管T201基极的驱动电流，稳定调整管T201的输出值。为减小输出纹波，调整管T201使用达林顿三极管。调整管T201基极电流由一恒流源提供，进一步减小电源电压波动对调整管T201带来的影响。电路采用悬浮驱动。

电位器W103以及单片机(内含A/D转换)组成电压检测电路。W103将输出电压的取样信号送单片机内部的A/D电路进行转换，转换得到的数字信号由单片机处理，并由LCD显示器显示测量值。取样电阻R202、IC202以及单片机(内含A/D转换)组成电流检测电路。取样电阻R202上的取样信号送 IC202处理、送单片机内部的A/D电路进行转换，转换得到的数字信号由单片机处理，并由LCD显示器显示测量值。

图2.1 恒流、恒压充电电路原理图

图2.2 D/A转换电路原理图

控制电路：控制电路主要由NEC upd78F0547单片机及外围电路、键盘电路等组成。单片机接收检测电路传输来的信号，经过A/D转换后将电压和电流值显示到液晶上。该电路能够通过按键设定电源的输出电压值和电流值，通过控制D/A芯片的设定值实现控制输出电压值和电流值。并根据检测实际输出的电流(压)值与设定值比较后，调整D /A芯片的设定值 ，使得电源的输出稳定、可靠。

图2.3 CPU电路原理图

图2.4 键盘电路原理图

显示电路：采用4行8列的汉字液晶屏显示实际的设定电流值、设定电压值、实际输出的电流值、实际输出电压值。电压分辨率0.1V。电流分辨率1mA。液晶屏能够在设定时显示设定的电压和电流值。

图2.5 LCD显示电路原理图

电源电路：具有2组输出直流输出，一组为主输出DC18V，作为充电电路的能源输入;另一组输出±DC 12V和DC 5V，给本电源中控制电路、恒流(压)调整电路、显示电路等部分提供工作电源。

图2.6 电源电路原理图

恒流输出时，在100mA(慢充)和200mA(快充)可设置的基础上，增加了电流值从100MA---200MA可调功能，步进为20 mA。可设置多种恒压输出状态，恒压输出值为：10V，9V，12V。以直流电源为核心，NEC upd78F0547单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，并可由液晶显示器显示输出的电压、电流值。由单片机程控设定数字信号，经过 D/A转换器输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流(压)。可稳定地实现恒压或恒流充电状态，并在恒流输出时可设置电流100mA慢充和200mA快充，电压(流)波动和纹波电压(流)小，并具有过热保护和自动恢复功能。

TOP2 便携式设备快速充电电源电路模块

输入选择电路模块

输入选择电路用以实现对外接供电电源的选择，本设计中采用目前主流的USB 供电以及电源适配器供电两种方式，以适应不同的供电环境，外接电源的供电电压需在4.5V～6V 之间，当两者共同存在时，适配器具有优先权，具体实现方法如图3，分以下三种情况：

图3 输入选择电路

只有电源适配器供电，PMOS 管截止，输入电压经D1 降压后，给后级电路供电，D1 采用肖特基二极管，导通压降约为0.3V ;只有USB 供电，PMOS 管导通，D1 用于防止USB 接口通过电阻R2 消耗电能;两者同时存在，PMOS 管截止，电源适配器输入电压经D1 降压后，给后级电路供电。

锂电池充电管理电路模块

锂电池充电电路采用CN3052 锂电池充电芯片，CN3052 可以对单节锂电池进行恒流或恒压充电，只需要极少的外围元器件，可编程设定充电电流，恒压充电电压为4.2V。并且符合USB 总线技术规范，非常适合于便携式应用的领域。应用电路如图4只需要很少的外部元件，输出电压4.2V，精度可达1% ，CE 为芯片使能端，高电平有效。绿色LED 用于指示电池是否处于故障状态，红色LED用于指示是否处于充电状态。本设计中TEMP 管脚接到地，未使用温度检测功能。R4 用于设定恒流充电电流。设计中R4 为10KΩ，充电电流为180mA。

图4 锂电池充电管理电路

电池输出稳压电路模块

因锂电池电量不同时，输出电压可在大约3.5～4.3V之间变动，采用低压差线性稳压器(LDO)对电池输出电压进行稳压，经稳压后输出恒定的3.3V 电压，本设计采用TPS76333 稳压芯片，只需极少的外围元件，使用方便，此稳压芯片最大可输出150mA 电流。电路图如图5所示。

图5 电池稳压电路

外接电源稳压电路模块

因电池供电时，经LDO 电路稳压后，输出电流有限，当有外接电源时，稳压方式采用SPX1117-3.3V 稳压器进行稳压，输出电流可达800mA。交流电经过整流可以变成直流电，但是它的电压是不稳定的：供电电压的变化或用电电流的变化，都能引起电源电压的波动。要获得稳定不变的直流电源，还必须再增加稳压电路。电路图如图6 所示。

图6 外接电源稳压电路

系统整体电路模块

系统整体电路如图 所示。由输入选择电路选择外接电源的供电方式，电源输入的电压值为4.5~6 伏，有外接电源时，直接经3.3V 稳压器稳压后输出，如果电池电量不足时，同时通过锂电池充电电路对锂电池进行充电;没有外接电源时，由锂电池供电，经3.3V低压差线性稳压器稳压后输出，供电选择电路根据是否有外接电源，选择由外接电源供电或者锂电池供电。

图8 整体电路

系统介绍一种通用性较强、成本低廉的便携式电源系统，讨论分析电源电路的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计电路进行控制，并利用软件进行电路设计和仿真验证。采用外接电源供电，也可由内置锂电池供电，系统最终输出电压均为 3V，系统可广泛应用于各种便携式设备，有较强的实用性和较好的市场前景。

关键词： 电源 快速充电电路图