車(chē)載USB充電管理與變換電路詳解 —電路圖天天讀（185）

　　隨著(zhù)智能手機和平板電腦的普及以及隨之而來(lái)的高功耗，此類(lèi)設備的電池大多只能保持一天的使用。越來(lái)越多的場(chǎng)合和設備配備了一個(gè)或多個(gè)USB充電端口，而車(chē)載USB充電器是其中重要的組成部分。由于車(chē)身體積較大，車(chē)內線(xiàn)路較長(cháng)，USB充電端口的電壓可能隨著(zhù)線(xiàn)路的阻抗而減小從而造成充電電流不足。介紹了一種帶有線(xiàn)路補償功能的車(chē)載USB充電器的設計，使得USB充電端口的電壓隨著(zhù)電流的增大而提高，實(shí)現了USB充電電壓的恒定，保證了USB端口的充電電流。

　　DC/DC Buck 變換器：設計主功率級采用了TI LM25117-Q1控制的同步Buck變換器。LM25117-Q1是一款汽車(chē)級產(chǎn)品，它提供了功率電路所需要的各種保護，包括可調節輸入欠壓，過(guò)流及短路以及過(guò)溫保護。另外，LM25117-Q1可以模擬二極管控制，通過(guò)外部設定，使得同步buck變換器在輕載時(shí)候模擬二極管工作，在檢測到下管有反向電流時(shí)，關(guān)閉下管，提高了變換器的輕載效率。

　　充電管理電路：一款帶有線(xiàn)路補償的USB充電器的設計方案。給出了線(xiàn)路補償的計算方式以及 mathcad的設計過(guò)程。輸出充電管理TPS2546-Q1是一款汽車(chē)級產(chǎn)品，具有集成的USB 2.0 高速數據線(xiàn)路（D+/D-） 開(kāi)關(guān)的USB 充電端口控制器和電源開(kāi)關(guān)。TPS2546-Q1支持BC1.2的SDP/CDP， DCP模式，也支持非BC1.2標準的快速充電模式，比如D+/D-分配模式2.0V/2.7V和2.7V/2.0V、D+/D-1.2V模式。在本設計中，TPS2546-Q1配置成DCP-Auto模式（CTL1=0， CTL2=1， CTL3=1， ILIM_SEL=1）， 該模式支持BC1.2 DCP及非BC1.2標準快速充電模式的自動(dòng)切換，能支持目前世界上主流智能手機、平板電腦快速充電。處于該模式下，當充電電流超過(guò)負載檢測電流閾值（ILD典型值700mA）時(shí)，STATUS被拉低，LED燈D3會(huì )點(diǎn)亮。當充電電流下降到典型值650mA，3秒之后，D3會(huì )熄滅。根據數據手冊，選在 22.1kΩ的電阻R11連接到ILIM_HI腳，設置限流值典型值為2.275A，最小值為2.12A，最大值為2.43A，以支持最大 12W（5V，2.1A）的充電功率。

　　光電隔離RS485(＄49.9800)典型電路圖

　　RS485總線(xiàn)是一種常見(jiàn)的串行總線(xiàn)標準，采用平衡發(fā)送與差分接收的方式，因此具有抑制共模干擾的能力。在一些要求通信距離為幾十米到上千米的時(shí)候，RS485總線(xiàn)是一種應用最為廣泛的總線(xiàn)。而且在多節點(diǎn)的工作系統中也有著(zhù)廣泛的應用。RS485電路總體上可以分為隔離型與非隔離型。隔離型比非隔離型在抗干擾、系統穩定性等方面都有更出色的表現，但有一些場(chǎng)合也可以用非隔離型。 我們就先講一下非隔離型的典型電路，非隔離型的電路非常簡(jiǎn)單，只需一個(gè)RS485芯片直接與MCU的串行通訊口和一個(gè)I/O控制口連接就可以。如圖1所示：

　　圖1、典型485通信電路圖（非隔離型）

　　當然，上圖并不是完整的485通信電路圖，我們還需要在A(yíng)線(xiàn)上加一個(gè)4.7K的上拉偏置電阻；在B線(xiàn)上加一個(gè)4.7K的下拉偏置電阻。中間的R16是匹配電阻，一般是120Ω，當然這個(gè)具體要看你傳輸用的線(xiàn)纜。（匹配電阻：485整個(gè)通訊系統中，為了系統的傳輸穩定性，我們一般會(huì )在第一個(gè)節點(diǎn)和最后一個(gè)節點(diǎn)加匹配電阻。所以我們一般在設計的時(shí)候，會(huì )在每個(gè)節點(diǎn)都設置一個(gè)可跳線(xiàn)的120Ω電阻，至于用還是不用，由現場(chǎng)人員來(lái)設定。當然，具體怎么區分第一個(gè)節點(diǎn)還是最后一個(gè)節點(diǎn)，還得有待現場(chǎng)的專(zhuān)家們來(lái)解答呵。）TVS我們一般選用6.8V的，這個(gè)我們會(huì )在后面進(jìn)一步的講解。