解析兩種典型的電池供電電路

隨著(zhù)信息時(shí)代的來(lái)臨，手持電子產(chǎn)品層出不窮(如PDA、數碼相機、手機等)，這些產(chǎn)品主要采用電池供電，在此類(lèi)產(chǎn)品中如何設計電源管理電路，確保產(chǎn)品的實(shí)用性、經(jīng)濟性成為產(chǎn)品設計的關(guān)鍵問(wèn)題。

硬開(kāi)關(guān)電路設計實(shí)例

硬開(kāi)關(guān)電路是將2節7號電池的串聯(lián)電壓通過(guò)DC/DC轉換器MAX756轉換成3.3 V的電壓，電路圖如圖1所示。如果不經(jīng)升壓電路而直接由電池供電，那么因電池端產(chǎn)生的電壓存在一個(gè)由高到低的下降過(guò)程。2節新電池的串聯(lián)電壓在3 V以上，隨著(zhù)能量的耗盡，會(huì )下降到2V以下，導致機器無(wú)法正常工作。JM2按鍵為開(kāi)/關(guān)機鍵，在按動(dòng)JM2時(shí)，由于按鍵的抖動(dòng)，會(huì )產(chǎn)生誤動(dòng)作。由R20,C13,R21,R22,R23,V9構成的充放電回路，作用是通過(guò)適當地選擇R20,C13,R21的值，使充放電回路的充電時(shí)間與放電時(shí)間都大于鍵抖動(dòng)時(shí)間，從而有效地消除鍵的抖動(dòng)。V9集電極輸出的按鍵脈沖經(jīng)去抖后，再通過(guò)U25 (74HC14)三個(gè)帶施密特觸發(fā)器的反相器進(jìn)一步濾波整形，產(chǎn)生波形完整的單脈沖。由該脈沖觸發(fā)U24A(74HC74 D觸發(fā)器)的翻轉。

圖1中：

①若U24A的5腳Q端輸出高電平，則6腳Q端輸出低電平，該低電平輸入到MAX756的1腳禁止端(低電平有效)。此時(shí)MAX756處于關(guān)斷狀態(tài)，但由于DC/DC轉換電路中的脈沖整流管V5的存在，電池電壓仍然經(jīng)V5到達DC/DC的輸出端6腳。因此，在電路中還必須加一個(gè)晶體管V11作為開(kāi)關(guān)元件。在U24A的6腳Q端輸出低電平使MAX756處于禁止狀態(tài)時(shí)，U24A的5腳Q端輸出高電平使晶體管V11處于截止狀態(tài)，從而使電池到主電路的電源VCC的通路處于徹底關(guān)斷狀態(tài)，機器處于關(guān)機狀態(tài)，并且關(guān)機時(shí)整機電流為最小，經(jīng)測量不超過(guò)5uA.

②當按鍵脈沖觸發(fā)U24A(74HC74 D觸發(fā)器)翻轉，U24A的5腳Q端輸出低電平，6腳Q端輸出高電平時(shí)，MAX756處于工作狀態(tài)，因輸出電壓控制端2腳為高電平，所以輸出+3.3 V的電壓。同時(shí)，U24A的5腳Q端輸出低電平促使晶體管V11處于導通狀態(tài)，這樣MAX756輸出可為主電路提供工作電源，機器處于開(kāi)機狀態(tài)。

在開(kāi)機狀態(tài)下，單片機的輸出SWPW保持為低電平。當單片機將SWPW輸出改為高電平時(shí)，通過(guò)V10構成的反相電路輸出低電平，使U24A置1端有效，U24A的5腳Q端輸出高電平，6腳Q端輸出低電平，機器將被關(guān)機，所以SWPW可作為“自動(dòng)關(guān)機”信號。由于在單片機上電復位時(shí)1/O口輸出為高電平，復位時(shí)的SWPW高電平會(huì )引起“復位誤關(guān)機”現象。為防止這種現象的發(fā)生，在SWPW輸出電路中加了由R25,C14構成的充電回路，適當選擇R25,C14的取值，復位后在R25,C14充電回路未充到V10導通的閥值電平0.7 V之前將SWPW置為低電平，便可避免“復位誤關(guān)機”現象。

MAX756的5腳LBI是電池低電壓的檢測引腳，如果該引腳上的電壓下降到內部參考基準電壓1.25 V以下，MAX756的4腳LBO(漏極開(kāi)路型輸出)便會(huì )輸出低電平，可作為電池低壓報警信號。報警電壓點(diǎn)的設定依據有兩個(gè)。

①?lài)鴺艘箅姵亟K止電壓為0.9 V.經(jīng)過(guò)實(shí)際測量，當2節7號電池的串聯(lián)電壓降到2V以下時(shí)，電池能量即將耗盡，已不能維持產(chǎn)品持續穩定工作。因此將電池低壓檢測報警點(diǎn)設定在2 V.

之所以稱(chēng)該電路為硬開(kāi)關(guān)電路，主要原因在于按下JM2便可實(shí)現開(kāi)關(guān)機，無(wú)須再由單片機來(lái)輔助。SWPW的作用是實(shí)現定時(shí)自動(dòng)關(guān)機。接下來(lái)講的電池供電電路在按鍵控制開(kāi)關(guān)機時(shí)必須有單片機來(lái)輔助才行。

軟開(kāi)關(guān)電路設計實(shí)例

在圖2所示的電源管理電路中，采用了日本理光公司的RN5RK331A DC/DC轉換器，將電池提供的電壓變換為3.3 V的電壓后再供給主電路，保證在電池的整個(gè)壽命周期內機器都能穩定工作。

圖2軟開(kāi)關(guān)電路