TOP1 簡易快速充電電源模塊電路模塊

　　采用NEC upd78F0547單片機(jī)為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電流，并可由液晶顯示器顯示輸出的電壓、電流值。主電路采用運(yùn)放LM324和達(dá)林頓管組成調(diào)節(jié)電路，電路設(shè)計(jì)合理，編程正確。除了完成題目要求外，電路設(shè)計(jì)了步進(jìn)設(shè)置功能，可設(shè)置不同的恒流和穩(wěn)壓值。

　　恒流、恒壓充電電路：這部分電路是整個(gè)電路的核心部分，主要由D/A轉(zhuǎn)換電路，恒流、恒壓調(diào)整電路，檢測(cè)電路組成。控制電路輸送來的數(shù)字信號(hào)由D/A轉(zhuǎn)換電路IC205轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓，然后送到電壓比較器IC201的正輸入端。輸出端取樣電阻上取得取樣電壓信號(hào)送到電壓比較器IC201的負(fù)輸入端，與基準(zhǔn)電壓比較，比較結(jié)果由IC201的輸出端反饋到T202，控制T202的導(dǎo)通狀態(tài)。由D201、 D202、R201、T203組成一個(gè)恒流源A，恒流值I=2Ud-Ube/R201 。T202的導(dǎo)通狀態(tài)影響著對(duì)恒流源A的吸收電流，從而改變恒流源A對(duì)調(diào)整管T201基極的驅(qū)動(dòng)電流，穩(wěn)定調(diào)整管T201的輸出值。為減小輸出紋波，調(diào)整管T201使用達(dá)林頓三極管。調(diào)整管T201基極電流由一恒流源提供，進(jìn)一步減小電源電壓波動(dòng)對(duì)調(diào)整管T201帶來的影響。電路采用懸浮驅(qū)動(dòng)。

　　電位器W103以及單片機(jī)（內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換）組成電壓檢測(cè)電路。W103將輸出電壓的取樣信號(hào)送單片機(jī)內(nèi)部的A/D電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)處理，并由LCD顯示器顯示測(cè)量值。取樣電阻R202、IC202以及單片機(jī)（內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換）組成電流檢測(cè)電路。取樣電阻R202上的取樣信號(hào)送 IC202處理、送單片機(jī)內(nèi)部的A/D電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)處理，并由LCD顯示器顯示測(cè)量值。

　　圖2.1 恒流、恒壓充電電路原理圖

　　圖2.2 D/A轉(zhuǎn)換電路原理圖

　　控制電路：控制電路主要由NEC upd78F0547單片機(jī)及外圍電路、鍵盤電路等組成。單片機(jī)接收檢測(cè)電路傳輸來的信號(hào)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后將電壓和電流值顯示到液晶上。該電路能夠通過按鍵設(shè)定電源的輸出電壓值和電流值，通過控制D/A芯片的設(shè)定值實(shí)現(xiàn)控制輸出電壓值和電流值。并根據(jù)檢測(cè)實(shí)際輸出的電流（壓）值與設(shè)定值比較后，調(diào)整D /A芯片的設(shè)定值 ，使得電源的輸出穩(wěn)定、可靠。

　　圖2.3 CPU電路原理圖

　　圖2.4 鍵盤電路原理圖

　　顯示電路：采用4行8列的漢字液晶屏顯示實(shí)際的設(shè)定電流值、設(shè)定電壓值、實(shí)際輸出的電流值、實(shí)際輸出電壓值。電壓分辨率0.1V。電流分辨率1mA。液晶屏能夠在設(shè)定時(shí)顯示設(shè)定的電壓和電流值。

　　圖2.5 LCD顯示電路原理圖

　　電源電路：具有2組輸出直流輸出，一組為主輸出DC18V，作為充電電路的能源輸入；另一組輸出±DC 12V和DC 5V，給本電源中控制電路、恒流（壓）調(diào)整電路、顯示電路等部分提供工作電源。

　　圖2.6 電源電路原理圖

　　恒流輸出時(shí)，在100mA（慢充）和200mA（快充）可設(shè)置的基礎(chǔ)上，增加了電流值從100MA---200MA可調(diào)功能，步進(jìn)為20 mA?？稍O(shè)置多種恒壓輸出狀態(tài)，恒壓輸出值為：10V，9V，12V。以直流電源為核心，NEC upd78F0547單片機(jī)為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電流，并可由液晶顯示器顯示輸出的電壓、電流值。由單片機(jī)程控設(shè)定數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過 D/A轉(zhuǎn)換器輸出模擬量，再經(jīng)過運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不同的電流（壓）?？煞€(wěn)定地實(shí)現(xiàn)恒壓或恒流充電狀態(tài)，并在恒流輸出時(shí)可設(shè)置電流100mA慢充和200mA快充，電壓（流）波動(dòng)和紋波電壓（流）小，并具有過熱保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)功能。

　　TOP2 便攜式設(shè)備快速充電電源電路模塊

　　輸入選擇電路模塊

　　輸入選擇電路用以實(shí)現(xiàn)對(duì)外接供電電源的選擇，本設(shè)計(jì)中采用目前主流的USB 供電以及電源適配器供電兩種方式，以適應(yīng)不同的供電環(huán)境，外接電源的供電電壓需在4.5V～6V 之間，當(dāng)兩者共同存在時(shí)，適配器具有優(yōu)先權(quán)，具體實(shí)現(xiàn)方法如圖3，分以下三種情況：

　　圖3 輸入選擇電路

　　只有電源適配器供電，PMOS 管截止，輸入電壓經(jīng)D1 降壓后，給后級(jí)電路供電，D1 采用肖特基二極管，導(dǎo)通壓降約為0.3V ；只有USB 供電，PMOS 管導(dǎo)通，D1 用于防止USB 接口通過電阻R2 消耗電能；兩者同時(shí)存在，PMOS 管截止，電源適配器輸入電壓經(jīng)D1 降壓后，給后級(jí)電路供電。

　　鋰電池充電管理電路模塊

　　鋰電池充電電路采用CN3052 鋰電池充電芯片，CN3052 可以對(duì)單節(jié)鋰電池進(jìn)行恒流或恒壓充電，只需要極少的外圍元器件，可編程設(shè)定充電電流，恒壓充電電壓為4.2V。并且符合USB 總線技術(shù)規(guī)范，非常適合于便攜式應(yīng)用的領(lǐng)域。應(yīng)用電路如圖4只需要很少的外部元件，輸出電壓4.2V，精度可達(dá)1% ，CE 為芯片使能端，高電平有效。綠色LED 用于指示電池是否處于故障狀態(tài)，紅色LED用于指示是否處于充電狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中TEMP 管腳接到地，未使用溫度檢測(cè)功能。R4 用于設(shè)定恒流充電電流。設(shè)計(jì)中R4 為10KΩ，充電電流為180mA。

　　圖4 鋰電池充電管理電路

　　電池輸出穩(wěn)壓電路模塊

　　因鋰電池電量不同時(shí)，輸出電壓可在大約3.5～4.3V之間變動(dòng)，采用低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）對(duì)電池輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，經(jīng)穩(wěn)壓后輸出恒定的3.3V 電壓，本設(shè)計(jì)采用TPS76333 穩(wěn)壓芯片，只需極少的外圍元件，使用方便，此穩(wěn)壓芯片最大可輸出150mA 電流。電路圖如圖5所示。

　　圖5 電池穩(wěn)壓電路

　　外接電源穩(wěn)壓電路模塊

　　因電池供電時(shí)，經(jīng)LDO 電路穩(wěn)壓后，輸出電流有限，當(dāng)有外接電源時(shí)，穩(wěn)壓方式采用SPX1117-3.3V 穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出電流可達(dá)800mA。交流電經(jīng)過整流可以變成直流電，但是它的電壓是不穩(wěn)定的：供電電壓的變化或用電電流的變化，都能引起電源電壓的波動(dòng)。要獲得穩(wěn)定不變的直流電源，還必須再增加穩(wěn)壓電路。電路圖如圖6 所示。

　　圖6 外接電源穩(wěn)壓電路

　　系統(tǒng)整體電路模塊

　　系統(tǒng)整體電路如圖 所示。由輸入選擇電路選擇外接電源的供電方式，電源輸入的電壓值為4.5~6 伏，有外接電源時(shí)，直接經(jīng)3.3V 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出，如果電池電量不足時(shí)，同時(shí)通過鋰電池充電電路對(duì)鋰電池進(jìn)行充電；沒有外接電源時(shí)，由鋰電池供電，經(jīng)3.3V低壓差線性穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出，供電選擇電路根據(jù)是否有外接電源，選擇由外接電源供電或者鋰電池供電。

　　圖8 整體電路

　　系統(tǒng)介紹一種通用性較強(qiáng)、成本低廉的便攜式電源系統(tǒng)，討論分析電源電路的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行控制，并利用軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。采用外接電源供電，也可由內(nèi)置鋰電池供電，系統(tǒng)最終輸出電壓均為 3V，系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種便攜式設(shè)備，有較強(qiáng)的實(shí)用性和較好的市場(chǎng)前景。

　　TOP3 實(shí)用鋰電池快速充電器電路模塊

　　電路原理：本電路帶充電狀態(tài)顯示功能，紅燈閃正在充，綠燈閃馬上要充滿，綠燈亮完全充滿。只要您有12V的電源就可以，接完電路后先別裝電池，調(diào)右下角的可調(diào)電阻，使電池輸出端為4.2V，再調(diào)左下角的可調(diào)電阻使LM358第三腳為0.16V就可以了，充電電流為380mA，超快，三個(gè)并連的二極管是降壓的，防止 LM317過熱，且LM317須加散熱片，圖中的三極管可以任意型號(hào)。

　　開關(guān)電源充電器整體電路

　　此開關(guān)電源充電器，供電電壓源為110V，可方便地改為90～250V而繼續(xù)工作；輸出電壓5V，可改動(dòng)為輸出5～12V，特別適合無繩電話或手機(jī)的3.6V（或4～9V）電池作快速充電只用。

　　電路工作原理：由圖可知，VC1、L5以及C2等組成市電輸人整流濾波電路，C2兩端產(chǎn)生約300V的直流高壓。VT1、VT2、L1、L2等組成自激式振蕩電路，R3、 R4提供啟動(dòng)偏置電流，使VT1加電時(shí)即導(dǎo)通。當(dāng)主回路L1中有電流流過時(shí)，L2上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)其峰值超過3V時(shí)，VD5被擊穿，通過R8向VT2 提供偏流，使VT2飽和導(dǎo)通，VT1因偏置電壓被短路而關(guān)斷。當(dāng)L1中電流關(guān)斷時(shí)，L2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性反相，經(jīng)VD5、R8加反向偏壓于VT2基極，VT2轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，VT1經(jīng)R3、R4提供的偏置電流重新導(dǎo)通。如此循環(huán)往復(fù)，形成間歇自激振蕩。C5、R6用以改善振蕩波形，光電耦合器OPT1用以調(diào)控振蕩器脈沖寬度。

　　L3、L4、C7等組成整流輸出電路，二極管3S90用于半波整流，RK14用于充電隔離，R18作為輸出電流采樣電阻。當(dāng)輸出電流超載（大于 0.8A）或短路時(shí)，R18上產(chǎn)生較大壓降，使OP1輸出電位急劇降低，光電耦合器控制振蕩脈沖變窄，由L1耦合到L3的平均能量也大幅度降低。即使輸出短路，輸出電流也僅有十幾毫安，從而避免了輸出端超載甚至短路對(duì)開關(guān)電源自身造成的威脅。穩(wěn)壓部分由TL431等周邊電路組成，電壓采樣點(diǎn)取自被充電電池兩端，按圖中R13＋R14參數(shù)值，空載輸出電壓為5.25V。對(duì)于3.6V可充電池的最大充電電流為0.95A，適合對(duì)2A·h以上的鎳鎘或鋰電池直接充電。若用它對(duì)0.7～1A·h的鎳鎘或鋰電池充電時(shí)，充電回路內(nèi)可串接一只電阻為 1.5～2.5Ω、功率0.5W的限流電阻，使充電電流被限制在0.3～0.4A。

　　TOP4 智能快速充電電路模塊

一種智能快速充電器的設(shè)計(jì)。充電器基于MC68HC908SR12 單片機(jī)為控制核心，將 SR12 特有的模擬電路模塊、高精度 A/D 轉(zhuǎn)換 、 I 2 C 總線接口以及高速 PWM 等功