嵌入式體系中電源模塊辦理電路模塊的規(guī)劃
?　　對于大多數(shù)嵌入式體系的電池電源辦理疑問，規(guī)劃了一種為嵌入式體系——尤其是運用在手持式和便攜式設(shè)備的嵌入式體系進行電源辦理的單元電路模塊。該電源辦理電路以MAX8903為中心，具有輸入規(guī)模寬、體積緊湊、外圍電路簡略、作業(yè)功率較高級長處，能夠在嵌入式體系中用來辦理電池充電、電源挑選、電源檢查等，極好地滿意了電源辦理單元的功用需要。
　　1體系簡介

　　電子電路集成工藝的飛速開展使計算機體系體積不斷減小，功用不斷地提高，一起移動通訊技能的開展讓這些計算機體系愈加的便攜，許多便攜式計算機開始運用電池供電。高功用運算一般伴隨著高功耗，而電池技能的嚴峻滯后和人們環(huán)保認識的添加使得功用和功耗之間的疑問越發(fā)杰出。電源辦理技能的呈現(xiàn)緩和了兩者之間的對立，經(jīng)過有用的電源分配降低體系的全體功耗。電源辦理技能在桌上型計算機、服務(wù)器上非常常見，然而在嵌入式領(lǐng)域，因為嵌入式體系的開發(fā)一般是對于特別的運用場合，電源辦理技能開展相對緩慢。這篇文章以一個完好的嵌入式體系手持終端設(shè)備為例，對體系的電源辦理電路進行了規(guī)劃，以ARM為操控中心，內(nèi)部包含256 MBDDR內(nèi)存和512 MB NandFlash存儲器，供應(yīng)異步串口、USB、WiFi、AC97、顯現(xiàn)等電路單元。充電接口包含USB和溝通適配器兩種接口，其間溝通適配器輸出電壓規(guī)模在5～12 V之間，供應(yīng)大于1 A的輸出電流。

　　電源有些首要包含：電池檢查電路、電池充電電路、電源智能挑選器、DC-DC變換、電源操控電路等。

　　2電源辦理電路剖析

　　2.1充電辦理芯片介紹

　　充電辦理芯片選用MAXIM的MAX8903A，根本特性如下：

　　(1)4.15 V～16 V的高效DC-DC輸入規(guī)模，不需要規(guī)劃散熱器，有利于規(guī)劃體積小的設(shè)備;

　　(2)公用或獨自的USB和適配器輸入，具有高達2 A(可調(diào))的電流上限;

　　(3)4 MHz開關(guān)頻率答應(yīng)運用細小的外部元件;

　　(4)當(dāng)即導(dǎo)通：在沒有電池或電池過放電時堅持作業(yè);

　　(5)50 mΩ集成負載開關(guān);

　　(6)高達16 V的輸入OVP(過壓維護);

　　(7)熱敏電阻監(jiān)測，熱調(diào)整功用避免過熱;

　　(8)充電守時器;

　　(9)4 mm×4 mm、28引腳TQFN封裝。

　　2.2電源辦理電路剖析

　　體系接成雙輸入外接電源形式(溝通適配器和USB)。銜接溝通適配器時，芯片經(jīng)過內(nèi)部高效的DC-DC降壓變換器，獨自或一起供應(yīng)體系作業(yè)電源和電池充電電源。當(dāng)銜接USB外接電源時，充電電流約束小于500 mA，體系負載電源大于USB供電才能時，缺乏有些由電池電量供應(yīng)補充。智能電源挑選器在外接電源和電池之間完結(jié)主動切換，確保體系的不間斷供電。外接電源檢查和充電檢查銜接CPU的GPIO端口用于體系監(jiān)控電源狀況。

　　外接電源以溝通適配器為主，不引薦運用USB銜接，原因是USB供電才能有限，在體系作業(yè)狀況下，完結(jié)充電需要相當(dāng)長的時刻。

　　(1)充電電流操控

　　充電電流受R8P和R9P操控，充電電流的最大值為1200/R8P，一起充電電流小于6000/R9P，其間6000/R9P直流電源限流設(shè)置。如圖2所示，當(dāng)R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ時，直流電源限流為6000/3000=2 A，充電限流1200/1500=0.8 A.假如R8P=1.2 kΩ、R9P=5 kΩ，直流電源限流為6000/5000 =1.2 A，充電限流1200/1200=1 A.

　　本體系選用R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ。

　　(2)體系電壓切換

　　當(dāng)DCIN和USB一起接人體系電源輸入時，DCIN輸入優(yōu)先，USB輸人主動封閉。DCIN一起供應(yīng)電池充電和MBAT(體系供電電源)，電池還能夠起到削減MBAT電壓動搖的效果。

　　電池充電完結(jié)后，充電電路有些封閉，DCIN供應(yīng)MBAT體系電源，MBAT電壓穩(wěn)定在4.4 V.

　　(3)充電指示

　　MAX8903管腳DOK是直流電源銜接指示輸出，低電平有用，指示燈D2P用于指示直流電源銜接狀況，一起信號銜接到CPU的GPIO管腳，用于軟件檢查此狀況。

　　MAX8903管腳CHG是正在充電指示輸出，低電平有用，指示燈D3P用于指示充電狀況，一起信號銜接到CPU的GPIO管腳，用于軟件檢查充電狀況。

　　MAX8903管腳FLT是毛病指示輸出，低電平有用，指示燈D1P用于指示毛病狀況，如充電超時等。

　　(4)電池溫度維護

　　MAX8903管腳THM到GND銜接10 kΩ的負溫度系數(shù)熱敏電阻，用于檢查充電過程中電池的溫度改變，當(dāng)電池溫度超過設(shè)定極限溫度時，暫時中止給電池充電，直到電池溫度下降到安全溫度規(guī)模。

　　(5)DC-DC降壓變換器電感挑選

　　DC-DC降壓變換器選用開關(guān)頻率值為4 MHz的操控架構(gòu)，經(jīng)過調(diào)整占空比完結(jié)降壓變換。引薦的電感挑選如表1.


　　本體系充電電流在不到1 A鄰近，輸入電壓在12V擺布，挑選電感2.2μH.


　　體系電路PCB規(guī)劃為十層板規(guī)劃，圖中只顯現(xiàn)頂層PCB布線。PCB規(guī)劃原則：大電流有些選用短而寬的布線銜接;裸焊盤選用多個過孔銜接散熱地，以利于散熱;電流設(shè)置電阻直接接地，削減電流誤差;減小功率電流對穩(wěn)壓有些的影響等。

　　3功用測試數(shù)據(jù)

?　　3.1外接電源電壓固定

　　外接電源電壓固守時，充電電流和電池電壓的數(shù)據(jù)聯(lián)系測試數(shù)據(jù)
　　3.2外接電源電壓改變

　　外接電源電壓的改變對應(yīng)于固定作業(yè)電流，其輸入電流和電源變換功率的測試數(shù)據(jù)見表4.圖6為測試數(shù)據(jù)聯(lián)系示意圖。

　　4結(jié)論

　　在嵌入式體系中，電源辦理單元是體系必需的主要組成有些。在本體系中，以MAX8903為中心的電源辦理電路單元以其輸入規(guī)模寬、體積緊湊、外圍電路簡略、作業(yè)功率較高級優(yōu)勢，極好地完結(jié)了電源辦理單元的功用需要。

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