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TOP1 簡易快速充電機充電電源模塊充電機充電電路模塊

采用NEC upd78F0547單片機為主控制器，通過鍵盤來設置直流穩壓電源的輸出電流，并可由液晶顯示器顯示輸出的電壓、電流值。主充電機充電電路采用運放LM324和達林頓管組成調節充電機充電電路，充電機充電電路設計合理，編程正確。除了完成題目要求外，充電機充電電路設計了步進設置功能，可設置不同的恒流和穩壓值。

恒流、恒壓充電機充電電路：這部分充電機充電電路是整個充電機充電電路的核心部分，主要由D/A轉換充電機充電電路，恒流、恒壓調整充電機充電電路，檢測充電機充電電路組成。控制充電機充電電路輸送來的數字信號由D/A轉換充電機充電電路IC205轉換成模擬信號作為基準電壓，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送到電壓比較器IC201的負輸入端，與基準電壓比較，比較結果由IC201的輸出端反饋到T202，控制T202的導通狀態。由D201、 D202、R201、T203組成一個恒流源A，恒流值I=2Ud-Ube/R201 。T202的導通狀態影響著對恒流源A的吸收電流，從而改變恒流源A對調整管T201基極的驅動電流，穩定調整管T201的輸出值。為減小輸出紋波，調整管T201使用達林頓三極管。調整管T201基極電流由一恒流源提供，進一步減小電源電壓波動對調整管T201帶來的影響。充電機充電電路采用懸浮驅動。

電位器W103以及單片機（內含A/D轉換）組成電壓檢測充電機充電電路。W103將輸出電壓的取樣信號送單片機內部的A/D充電機充電電路進行轉換，轉換得到的數字信號由單片機處理，并由LCD顯示器顯示測量值。取樣電阻R202、IC202以及單片機（內含A/D轉換）組成電流檢測充電機充電電路。取樣電阻R202上的取樣信號送 IC202處理、送單片機內部的A/D充電機充電電路進行轉換，轉換得到的數字信號由單片機處理，并由LCD顯示器顯示測量值。

　　圖2.1 恒流、恒壓充電機充電電路原理圖

　　圖2.2 D/A轉換充電機充電電路原理圖

控制充電機充電電路：控制充電機充電電路主要由NEC upd78F0547單片機及外圍充電機充電電路、鍵盤充電機充電電路等組成。單片機接收檢測充電機充電電路傳輸來的信號，經過A/D轉換后將電壓和電流值顯示到液晶上。該充電機充電電路能夠通過按鍵設定電源的輸出電壓值和電流值，通過控制D/A芯片的設定值實現控制輸出電壓值和電流值。并根據檢測實際輸出的電流（壓）值與設定值比較后，調整D /A芯片的設定值 ，使得電源的輸出穩定、可靠。

　　圖2.3 CPU充電機充電電路原理圖

 鍵盤充電機充電電路原理圖

顯示充電機充電電路：采用4行8列的漢字液晶屏顯示實際的設定電流值、設定電壓值、實際輸出的電流值、實際輸出電壓值。電壓分辨率0.1V。電流分辨率1mA。液晶屏能夠在設定時顯示設定的電壓和電流值。

LCD顯示充電機充電電路原理圖

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

電源充電機充電電路原理圖

恒流輸出時，在100mA（慢充）和200mA（快充）可設置的基礎上，增加了電流值從100MA---200MA可調功能，步進為20 mA。可設置多種恒壓輸出狀態，恒壓輸出值為：10V，9V，12V。以直流穩壓電源為核心，NEC upd78F0547單片機為主控制器，通過鍵盤來設置直流穩壓電源的輸出電流，并可由液晶顯示器顯示輸出的電壓、電流值。由單片機程控設定數字信號，經過 D/A轉換器輸出模擬量，再經過運算放大器隔離放大，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）。可穩定地實現恒壓或恒流充電機充電狀態，并在恒流輸出時可設置電流100mA慢充和200mA快充，電壓（流）波動和紋波電壓（流）小，并具有過熱保護和自動恢復功能。

TOP2 便攜式設備快速充電機充電電源充電機充電電路模塊

輸入選擇充電機充電電路模塊

輸入選擇充電機充電電路用以實現對外接供電電源的選擇，本設計中采用目前主流的USB 供電以及電源適配器供電兩種方式，以適應不同的供電環境，外接電源的供電電壓需在4.5V～6V 之間，當兩者共同存在時，適配器具有優先權，具體實現方法如圖3，分以下三種情況：

輸入選擇充電機充電電路

只有電源適配器供電，PMOS 管截止，蓄電池充電機輸入電壓經D1 降壓后，給后級充電機充電電路供電，D1 采用肖特基二極管，導通壓降約為0.3V ；只有USB 供電，PMOS 管導通，D1 用于防止USB 接口通過電阻R2 消耗電能；兩者同時存在，PMOS 管截止，電源適配器蓄電池充電機輸入電壓經D1 降壓后，給后級充電機充電電路供電。

鋰電池充電機充電管理充電機充電電路模塊

鋰電池充電機充電電路采用CN3052 鋰電池充電機充電芯片，CN3052 可以對單節鋰電池進行恒流或恒壓充電機充電，只需要極少的外圍元器件，可編程設定充電機充電電流，恒壓充電機充電電壓為4.2V。并且符合USB 總線技術規范，非常適合于便攜式應用的領域。應用充電機充電電路如圖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，紅色LED用于指示是否處于充電機充電狀態。本設計中TEMP 管腳接到地，未使用溫度檢測功能。R4 用于設定恒流充電機充電電流。設計中R4 為10KΩ，充電機充電電流為180mA。

鋰電池充電機充電管理充電機充電電路

電池輸出穩壓充電機充電電路模塊

因鋰電池電量不同時，輸出電壓可在大約3.5～4.3V之間變動，采用低壓差線性穩壓器（LDO）對電池輸出電壓進行穩壓，經穩壓后輸出恒定的3.3V 電壓，本設計采用TPS76333 穩壓芯片，只需極少的外圍元件，使用方便，此穩壓芯片最大可輸出150mA 電流。充電機充電電路圖如圖5所示。

 電池穩壓充電機充電電路

外接電源穩壓充電機充電電路模塊

因電池供電時，經LDO 充電機充電電路穩壓后，輸出電流有限，當有外接電源時，穩壓方式采用SPX1117-3.3V 穩壓器進行穩壓，輸出電流可達800mA。交流電經過整流可以變成直流電，但是它的電壓是不穩定的：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。要獲得穩定不變的直流穩壓電源，還必須再增加穩壓充電機充電電路。充電機充電電路圖如圖6 所示。

 外接電源穩壓充電機充電電路

系統整體充電機充電電路模塊

系統整體充電機充電電路如圖 所示。由輸入選擇充電機充電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，直接經3.3V 穩壓器穩壓后輸出，如果電池電量不足時，同時通過鋰電池充電機充電電路對鋰電池進行充電機充電；沒有外接電源時，由鋰電池供電，經3.3V低壓差線性穩壓器穩壓后輸出，供電選擇充電機充電電路根據是否有外接電源，選擇由外接電源供電或者鋰電池供電。

整體充電機充電電路

充電機系統介紹一種通用性較強、成本低廉的便攜式直流穩壓電源系統，討論分析電源充電機充電電路的結構、設計和具體實現，使用外部可編程充電機充電電路對所設計充電機充電電路進行控制，并利用軟件進行充電機充電電路設計和仿真驗證。采用外接電源供電，也可由內置鋰電池供。