dc-dc便攜移動(dòng)電源的研究和設(shè)計(jì)

1、<p>　　DC-DC便攜移動(dòng)電源的研究和設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言3</b></p><p><b>　　第1章 概述4</b></p><p>　　第1.1節(jié)DC-DC移動(dòng)電源簡(jiǎn)介錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。&l

2、t;/p><p>　　第1.2節(jié)DC-DC移動(dòng)電源的發(fā)展與趨勢(shì)4</p><p>　　第1.3節(jié)本文研究的意義5</p><p>　　第2章 移動(dòng)電源基礎(chǔ)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第2.1節(jié)移動(dòng)電源的定義錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第2.2節(jié)移動(dòng)電源的適用范圍錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</

3、p><p>　　第2.3節(jié)移動(dòng)電源的技術(shù)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第2.4節(jié)移動(dòng)電源工作原理錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第2.5節(jié)移動(dòng)電源的基本構(gòu)成錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第3章 移動(dòng)電源硬件設(shè)計(jì)方案錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第3.1節(jié)移動(dòng)電源系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)1

4、8</p><p>　　第3.2節(jié)硬件設(shè)計(jì)框圖錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第3.3節(jié)LM2577升壓器錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第3.4節(jié)LM25762ADJ 構(gòu)成單片開(kāi)關(guān)電源錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第4章 系統(tǒng)測(cè)試設(shè)計(jì)方案錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第4.

5、1節(jié)硬件設(shè)計(jì)流程圖錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第4.2節(jié)PCB設(shè)計(jì)流程圖錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第4.3節(jié)系統(tǒng)測(cè)試錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　結(jié)論18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p

6、><b>　　致謝22</b></p><p><b>　　附錄23</b></p><p>　　附錄1：實(shí)物照片說(shuō)明23</p><p>　　DC-DC便攜移動(dòng)電源的研究和設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘要】：目前人們生活水平的不斷提高，隨身攜帶式的電子產(chǎn)品也越來(lái)越多為了解決續(xù)航問(wèn)題需要

7、一種移動(dòng)電源。因此本文設(shè)計(jì)了一款基于DC-DC升壓型移動(dòng)開(kāi)關(guān)電源的電路，該電路采用聚合物電池電源管理方案實(shí)現(xiàn)，能滿足5V移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航要求。電路中主要由LM2577來(lái)控制鋰電池充電模塊的工作與休眠，實(shí)現(xiàn)鋰電池電量的顯示以及電源輸出的開(kāi)關(guān)，同時(shí)也控制DC-DC升壓電路的工作與否。該設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)聚合物電池的充電以及放電。設(shè)計(jì)的主要理念是利用單片式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器LM2576-ADJ 構(gòu)成Buck 變換器,不穩(wěn)定直流電壓仍采用線性電源方法獲得,輸

8、出直流電壓既保持了線性電源寬范圍連續(xù)可調(diào)的特點(diǎn),又具有開(kāi)關(guān)電源高效率的優(yōu)點(diǎn),電路簡(jiǎn)單,實(shí)用性強(qiáng)。實(shí)現(xiàn)電能的高效率轉(zhuǎn)換。該移動(dòng)開(kāi)關(guān)電源具有輸出電壓紋波小，轉(zhuǎn)換效率高，最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)到89%，具有良好的性能和負(fù)載調(diào)整能力。開(kāi)關(guān)電源最大的應(yīng)用領(lǐng)域是在通信行業(yè)。近十年來(lái)我國(guó)通信事業(yè)快速發(fā)展，通信電源也同步增長(zhǎng)。日本和美國(guó)的電子工業(yè)和通信業(yè)很發(fā)達(dá)，因此對(duì)電源的需求量非常大。在2000年，由于亞洲通信事業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)電源供應(yīng)和管理電路的需求量在全

9、球市場(chǎng)上的比例升至10%，并且這</p><p>　　【關(guān)鍵詞】：DC-DC轉(zhuǎn)換；開(kāi)關(guān)電源；LM2577；移動(dòng)電源</p><p>　　[Abstract] : At present the rising of our living standard, carry a type of electronic products is also more and more in order to

10、 solve the endurance problem need a mobile power supply. So in this paper, based on a DC - DC booster type mobile switch power supply circuit, the circuit using polymer battery power management scheme to realize, and can

11、 satisfy 5 v mobile devices endurance requirements. The main circuit by LM2577 to control the lithium battery charging modules work and resting, realize</p><p>　　[Key words]: DC - DC conversion; Switching po

12、wer supply; LM2577; Mobile power</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)電源以其體積小、重量輕、變換效率高被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。其電路拓?fù)溆卸喾N形式,無(wú)工頻變壓器的開(kāi)關(guān)電源最具吸引力,但這種電源只適用于輸出電壓固定或變化范圍不大的場(chǎng)合,而不適和要求輸出電壓幅度變化很大或連續(xù)可調(diào)的場(chǎng)合。利用單片式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器L

13、M2576-ADJ 替代線性穩(wěn)壓串聯(lián)開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源,在電路中只需增加續(xù)流二極管和儲(chǔ)能電感等幾只元器件,使電路更加簡(jiǎn)潔,除具有線性電源寬范圍連續(xù)可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)外,同時(shí)使電源效率得到了大幅度提高,在負(fù)載較輕時(shí),不加散熱器也能正常工作,又使整機(jī)的重量和體積有所減小。開(kāi)關(guān)電源最大的應(yīng)用領(lǐng)域是在通信行業(yè)。近十年來(lái)我國(guó)通信事業(yè)快速發(fā)展，通信電源也同步增長(zhǎng)。日本和美國(guó)的電子工業(yè)和通信業(yè)很發(fā)達(dá)，因此對(duì)電源的需求量非常大。在2000年，由于亞洲通信事業(yè)的高速

14、發(fā)展，對(duì)電源供應(yīng)和管理電路的需求量在全球市場(chǎng)上的比例升至10%，并且這個(gè)比例在今后一段時(shí)間還將迅速增長(zhǎng)，從而成為世界上最有發(fā)展?jié)摿Φ碾娫垂?yīng)市場(chǎng)之一。2004年全球嵌入式DC-DC轉(zhuǎn)換器的出貨量約為1.21億只。針對(duì)這些不同的應(yīng)用，性能管理、熱效能管理等都非常重要。在第十二屆國(guó)際集成電路研討會(huì)上也道出中國(guó)的半導(dǎo)體消費(fèi)</p><p><b>　　概述</b></p><p

15、>　　DC-DC移動(dòng)電源簡(jiǎn)介</p><p>　　DC-DC移動(dòng)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是利用電能轉(zhuǎn)換技術(shù)將電池或其他直流電源等一次電能轉(zhuǎn)換成適合各種用電對(duì)象的二次電能供應(yīng)的裝置，是電子工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，一切便攜式電子設(shè)備的動(dòng)力心臟。DC-DC電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的性能直接影響到整個(gè)電子系統(tǒng)的安全性和可靠性指標(biāo)。隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們工作和生活的關(guān)系變得日益密切。同時(shí)，電子產(chǎn)品正向多元化發(fā)展，對(duì)電源的設(shè)計(jì)

16、要求變得越來(lái)越高。近幾十年來(lái)，在微電子技術(shù)推動(dòng)作用下，DC-DC開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換技術(shù)得到了飛速發(fā)展，成為了電源管理系統(tǒng)的一個(gè)重要分支。就目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，電源管理處于電源技術(shù)的核心地位，從2006年在深圳召開(kāi)的全球半導(dǎo)體大會(huì)可以看出目前電源管理在半導(dǎo)體市場(chǎng)中所處的位置，目前電源管理市場(chǎng)的增長(zhǎng)超過(guò)半導(dǎo)體行業(yè)的增長(zhǎng)。這里主要有三點(diǎn)因素，基于此既能看到機(jī)遇，同時(shí)也顯示出極大的挑戰(zhàn)。一是便攜性需求增加，但對(duì)電池管理和電源管理要求也更高;二是節(jié)能要

17、求，要求市場(chǎng)當(dāng)中采取新的方法實(shí)現(xiàn)節(jié)能，如果要使用高效率電源管理的話就需要不斷創(chuàng)新的電源管理方法，這就對(duì)電源管理芯片設(shè)計(jì)者們提出了新的要求，比如必須有待機(jī)狀態(tài)的電源管理，或者采用新的技術(shù)進(jìn)一步減小芯片內(nèi)</p><p>　　DC-DC移動(dòng)電源的發(fā)展與趨勢(shì)</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源最大的應(yīng)用領(lǐng)域是在通信行業(yè)。近十年來(lái)我國(guó)通信事業(yè)快速發(fā)展，通信電源也同步增長(zhǎng)。日本和美國(guó)的電子工業(yè)和通信業(yè)很發(fā)

18、達(dá)，因此對(duì)電源的需求量非常大。在2000年，由于亞洲通信事業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)電源供應(yīng)和管理電路的需求量在全球市場(chǎng)上的比例升至10%，并且這個(gè)比例在今后一段時(shí)間還將迅速增長(zhǎng)，從而成為世界上最有發(fā)展?jié)摿Φ碾娫垂?yīng)市場(chǎng)之一。2004年全球嵌入式DC-DC轉(zhuǎn)換器的出貨量約為1.21億只。針對(duì)這些不同的應(yīng)用，性能管理、熱效能管理等都非常重要。在第十二屆國(guó)際集成電路研討會(huì)上也道出中國(guó)的半導(dǎo)體消費(fèi)在未來(lái)的幾年內(nèi)仍將保持高速增長(zhǎng)，到2010年中國(guó)芯片的產(chǎn)

19、值將超過(guò) 1000億美元，因此電源管理芯片有極大的發(fā)展空間。中國(guó)在電源管理IC方面起步較晚，但是進(jìn)步相當(dāng)迅速。比如國(guó)內(nèi)的圣邦微電子、長(zhǎng)運(yùn)通、美芯等都開(kāi)始崛起，推出了自己的電源管理IC。圣邦微電子己經(jīng)推出的電源管理IC主要針對(duì)手持設(shè)備，主要是一系列以低功耗、低噪聲、高PSRR為特征的芯片；關(guān)注的重點(diǎn)也是MP3、MP4、手機(jī)等便攜式手持設(shè)備市場(chǎng)。臺(tái)灣地區(qū)進(jìn)軍電源管理市場(chǎng)也比較晚，但是近二十年來(lái)發(fā)展也很快，在2004年臺(tái)灣前七大電源管理芯片廠

20、商</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源是電源管理中非常重要的一員，被譽(yù)為“高效節(jié)能電源”，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)己成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，自身消耗的能量很低，電源效率可達(dá)70%~80%，比普通的線性穩(wěn)壓電源提高近一倍。開(kāi)關(guān)電源亦稱為無(wú)工頻變壓器的電源，它是利用體積很小的高頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓變換及電網(wǎng)隔離的，不僅能去掉笨重的工頻變壓器，還可采用體積較小的濾波元件和散熱器，

21、這就為研究與開(kāi)發(fā)高效率、高密度、高可靠性、體積小、重量輕的開(kāi)關(guān)電源奠定了基礎(chǔ)。自上世紀(jì)60年代開(kāi)關(guān)電源問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40余年的高速發(fā)展，其經(jīng)歷了功率半導(dǎo)體器件、高頻化和軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的集成技術(shù)三個(gè)發(fā)展階段。當(dāng)今開(kāi)關(guān)電源更是發(fā)展勢(shì)頭良好，向著效率更高，體積更小，電磁污染更少，可靠性更高的“四更”方向發(fā)展，出現(xiàn)了四大明顯趨勢(shì):一是非隔離DC-DC技術(shù)迅速發(fā)展；二是開(kāi)關(guān)電源數(shù)字化趨勢(shì)明顯，目前大多數(shù)的模擬電路系統(tǒng)都逐步實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，

22、近年來(lái)數(shù)字電源也初現(xiàn)端倪，據(jù)報(bào)道TI公司己經(jīng)研發(fā)出了多款數(shù)字式PWM控制芯片；三是初級(jí)PWM控制IC不斷優(yōu)化，這是針對(duì)隔離式DC-DC變換器而言的，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和</p><p><b>　　本文研究的意義</b></p><p>　　隨著便攜式產(chǎn)品的增加，戶外電子產(chǎn)品在商旅、長(zhǎng)途旅行等用途上大功率的便攜式移動(dòng)產(chǎn)品的電池已不能滿足產(chǎn)品的供電。新興的便攜式電子產(chǎn)品

23、也需要移動(dòng)電源充電器，如迷你便攜音響，GPS等車(chē)載用品，需求量大！記者在深圳深圳會(huì)展中心近期舉行的高交會(huì)了解到，很多國(guó)內(nèi)外的采購(gòu)商還第一次接觸移動(dòng)電源產(chǎn)品，這也是本次會(huì)展的一大亮點(diǎn)，采購(gòu)商們一致認(rèn)為移動(dòng)電源以后的普及度不亞于數(shù)碼相機(jī)等傳統(tǒng)數(shù)碼產(chǎn)品，觀展后很多采購(gòu)商紛紛到華強(qiáng)北市場(chǎng)尋找移動(dòng)電源貨源。移動(dòng)電源早在10年前已經(jīng)出現(xiàn)，只是一直沒(méi)有普及和火熱起來(lái)，主要是前些年電子便攜式產(chǎn)品的增長(zhǎng)和普及沒(méi)有現(xiàn)在迅速，移動(dòng)電源的發(fā)展將會(huì)推動(dòng)電池行業(yè)的

24、革新，電池電芯將會(huì)向高容量、小體積、低污染發(fā)展。而目前數(shù)碼產(chǎn)品市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)中伴隨著這樣的發(fā)展趨勢(shì)：產(chǎn)品功能多樣化、顯示屏幕大尺寸且彩屏化、機(jī)型更加輕薄小巧，但是實(shí)現(xiàn)這些特點(diǎn)都會(huì)加快電量的消耗，并須減小電池體積。為了滿足高端商務(wù)客戶和移動(dòng)人群對(duì)數(shù)碼電子產(chǎn)品的使用要求，移動(dòng)電源的地位將會(huì)更加突出。 </p><p><b>　　移動(dòng)電源基礎(chǔ)</b></p><p>&l

25、t;b>　　移動(dòng)電源的定義</b></p><p>　　移動(dòng)電源一種集儲(chǔ)電、供電和充電功能于一體的便攜電池充電器?？梢越o手機(jī)、平板電腦、相機(jī)等數(shù)碼設(shè)備隨時(shí)隨地充電或待機(jī)供電。有于技術(shù)不段發(fā)展，新的功能應(yīng)用也逐步增加，如LED照明。太陽(yáng)能電池技術(shù)的融合等一般由鋰電芯電池、太陽(yáng)能電池或者干電池作為儲(chǔ)電單元。區(qū)別于產(chǎn)品內(nèi)部配置的電池，移動(dòng)電源，也叫“外掛電池”、“外置電池”、“后備電池”、“數(shù)碼充電伴

26、侶”、“充電棒”、“充電寶”，由于適應(yīng)多種產(chǎn)品所以一般配備多種電源充電轉(zhuǎn)接頭， 通常具有大容量、多用途、體積小、壽命長(zhǎng)和安全可靠等特點(diǎn)，是可隨時(shí)隨地為手機(jī)、MP3、MP4、PDA、掌上電腦、掌上游戲機(jī)等多種數(shù)碼產(chǎn)品供電或待機(jī)充電的功能產(chǎn)品。</p><p><b>　　移動(dòng)電源的適用范圍</b></p><p>　　隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，隨身

27、攜帶式的電子產(chǎn)品也越來(lái)越多。</p><p><b>　　通用性</b></p><p>　　如筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、便攜式DVD、PDA、MP3、MP4、GPS、保暖設(shè)備、醫(yī)療保健設(shè)備等。</p><p><b>　　實(shí)用性</b></p><p>　　它們都要用到電池，但

28、這些設(shè)備的原配電池都會(huì)因?yàn)殡姵厝萘康投荒軡M足設(shè)備的正常使用時(shí)間。當(dāng)出差或旅游時(shí)又是這些設(shè)備的工作高峰期，經(jīng)常在關(guān)鍵時(shí)刻電池沒(méi)有電了，特別是在手機(jī)正在打電話時(shí)，數(shù)碼相機(jī)正在拍照時(shí)，PSP游戲機(jī)玩的正起勁時(shí)，PDA正在工作時(shí)等等，讓您感覺(jué)很無(wú)奈和無(wú)助。此時(shí)移動(dòng)電源能解決你的煩惱。</p><p><b>　　移動(dòng)性</b></p><p>　　移動(dòng)電源的移動(dòng)性是指產(chǎn)品能

29、在移動(dòng)狀態(tài)下（例如旅游，開(kāi)會(huì)，充電器不在身邊或不方便充電情況下）發(fā)揮其功用，即在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間不受局限地給數(shù)碼產(chǎn)品供電或充電，真實(shí)地給人以踏實(shí)感，使生活和工作品質(zhì)得以提升。</p><p><b>　　移動(dòng)電源的技術(shù)</b></p><p>　　移動(dòng)電源可以通過(guò)USB電纜線使用在任何符合USB On-The-Go (USB-OTG)（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）的便攜型設(shè)備移動(dòng)電源

30、一定要具備：短路、過(guò)充、過(guò)放、恒流、恒壓等保護(hù)措施，還應(yīng)有高性能電源管理技術(shù)不過(guò)對(duì)于使用電壓較高的相關(guān)數(shù)碼產(chǎn)品，比如手提之類(lèi)的，則需要配置輸出電壓較高的移動(dòng)電源，這個(gè)與移動(dòng)電源本身實(shí)際的容量成正比。對(duì)移動(dòng)電源來(lái)說(shuō)，它具有一定的應(yīng)急功能，在眾多的數(shù)碼產(chǎn)品電源不能蓄電的情況下，可以通過(guò)某些裝置供電，以達(dá)數(shù)碼產(chǎn)品正常工作的效果。如市場(chǎng)出現(xiàn)的太陽(yáng)能移動(dòng)電源、手搖發(fā)電機(jī)的移動(dòng)電源、智能機(jī)備用電源。 </p><p>　　移

31、動(dòng)電源的工藝性是指產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)參入了消費(fèi)者的大眾或者小眾的審美觀。作為隨身攜帶且具有一定功用的電子產(chǎn)品，消費(fèi)者很注重其外觀的美觀性，所以現(xiàn)在主流廠商不僅在加大電池電源管理技術(shù)革新的同時(shí)，也在加大符合消費(fèi)者審美觀的產(chǎn)品外觀的研發(fā)。</p><p><b>　　移動(dòng)電源工作原理</b></p><p>　　儲(chǔ)電介質(zhì)一般采用鋰電電芯，因?yàn)殇囯婋娦倔w積相對(duì)小巧，容量大，市場(chǎng)

32、流通廣，價(jià)格適中，被廣泛用于數(shù)碼產(chǎn)品。鋰電的電壓在2.7-4.2V之間，電壓隨著電量的下降而下降。而2.7-4.2V的電壓是不能直接給其它數(shù)碼產(chǎn)品充電的，因?yàn)閿?shù)碼產(chǎn)品的鋰電電壓也是2.7-4.2V,同電位的電壓之間是不能充電的。所以移動(dòng)電源向外輸出電能是必須要有升壓系統(tǒng)，把2.7-4.2V 的鋰電電壓升壓到5V，這樣就可以給其它數(shù)碼產(chǎn)品充電了。當(dāng)然，移動(dòng)電源不是一次性設(shè)備，它可以反復(fù)使用數(shù)百次以上。所以當(dāng)移動(dòng)電源電能使用完后，我們必須給

33、移動(dòng)電源充電。其原理和給手機(jī)充電一樣。連接到5V的USB電腦接口或USB充電器上即可給移動(dòng)電源充電。所以移動(dòng)電源內(nèi)部還必須有充電管理系統(tǒng)。充電管理系統(tǒng)能根據(jù)鋰電的電壓，自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電流。過(guò)程有：預(yù)充，恒壓充電，和浮充充電等。</p><p><b>　　移動(dòng)電源的基本構(gòu)成</b></p><p>　　移動(dòng)電源采用聚合物電池作為中心元件，首先給聚合物電池充電，因?yàn)殡姵爻?/p>

34、本比較高，而且為了提高系統(tǒng)的安全性要有一個(gè)充電管理系統(tǒng)。當(dāng)需要給便攜式設(shè)備充電時(shí)，聚合物電池放電，因?yàn)楸銛y式設(shè)備普遍輸入電壓為5V，所以有一個(gè)升壓系統(tǒng)。移動(dòng)電源的基本構(gòu)成如圖1-1所示：</p><p>　　圖1-1 移動(dòng)電源基本構(gòu)成</p><p><b>　　電源電芯</b></p><p>　　常用的有聚合物鋰電、18650鋰電、AAA鎳

35、氫電池。聚合物鋰離子電池：標(biāo)準(zhǔn)電壓3.7 V，形狀較多，可定制，具有容量大、性能穩(wěn)定、體積和形狀任意變化、一般為軟包形態(tài)。根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩大類(lèi)。聚合物鋰離子電池所用的正負(fù)極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，正極材料可分為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰材料，負(fù)極為石墨，電池的工作原理也基本一致。它們的主要區(qū)別在于電解質(zhì)的不同， 液態(tài)鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì)， 而聚合物

36、鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來(lái)代替， 這種聚合物可以是“干態(tài)”的，也可以是“膠態(tài)”的，目前大部分采用聚合物膠體電解質(zhì)18650鋰電：直徑18mm長(zhǎng)度65mm圓柱型電池。標(biāo)準(zhǔn)電壓3.7V，具有體積小，容量大的特點(diǎn)。AAA 鎳氫電池：標(biāo)準(zhǔn)電壓1.2V 。容量相對(duì)較小。應(yīng)該廣泛，家用電器，玩家的等，也就是常見(jiàn)的干電池。</p><p><b>　　升壓系統(tǒng)</b></p><

37、p>　　升壓主流技術(shù)基本采用DC-DC 的升壓方式。國(guó)內(nèi)技術(shù)轉(zhuǎn)換效率普遍低，一般在50-70%，臺(tái)灣的在75-80%，美國(guó)的相對(duì)會(huì)高些86-95％。也有降壓方案的，效率比較高，但對(duì)電芯的一致性要求高，所以目前幾乎不輕易采用。只有在帶有9V-12V輸出移動(dòng)電源上，但對(duì)技術(shù)要求很高。</p><p><b>　　充電管理系統(tǒng)</b></p><p>　　移動(dòng)電源電池

38、無(wú)電時(shí)也需要充電，為了體現(xiàn)移動(dòng)電源的通用性充電一般設(shè)定為5V目前國(guó)內(nèi)充電管理系統(tǒng)比較成熟，電芯電壓從2.7V到4.2V，都會(huì)由智能IC監(jiān)控整個(gè)充電過(guò)程。主流管理IC 有PT4056,PX40等。充電時(shí)間5000maH 大約8小時(shí)。過(guò)快充對(duì)電池的壽命有不良影響。充電管理IC充電管理失效，會(huì)造成移動(dòng)電源電池永久損壞，或燃燒甚至爆炸。目前低廉的移動(dòng)電源多辦未使用智能充電保護(hù)IC。</p><p>　　移動(dòng)電源硬件設(shè)計(jì)方

39、案</p><p>　　移動(dòng)電源系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)</p><p>　　本文論述的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)由二部分組成：充電管理電路、DC-DC升壓電路。如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 硬件設(shè)計(jì)方案</p><p>　　由目前大眾的消費(fèi)觀和需求，一個(gè)可以提高儲(chǔ)能效率的可移動(dòng)充電電源成為一種值得去研究和設(shè)計(jì)的課題，在戶外的旅行和其他不能找到市電

40、插孔的情況下它可以說(shuō)是功不可沒(méi)的，本設(shè)計(jì)思路主要是能將市面上普遍的、成本低、效能高的聚合物電芯作為一種載體將能量進(jìn)行儲(chǔ)能隨身攜帶以方便便攜式設(shè)備的供電。</p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)框圖</b></p><p>　　該設(shè)計(jì)首先是將聚合物電芯進(jìn)行儲(chǔ)能，此設(shè)計(jì)可以用大家常用的手機(jī)充電適配器進(jìn)行5V電壓充電，這時(shí)候就需要設(shè)計(jì)一個(gè)充電電路，充電過(guò)程中會(huì)有電池容量指示燈

41、顯示以提示用戶聚合物電芯是否充滿電，下圖3-2就是DC/DC轉(zhuǎn)換，產(chǎn)品使用的過(guò)程就是將聚合物電芯2.7-4.2V電壓進(jìn)行DC/DC轉(zhuǎn)換成為所需要的5V手機(jī)充電電壓，將儲(chǔ)能電池的“粗電”轉(zhuǎn)化為“細(xì)電”以提高手機(jī)電池使用壽命和充電效率。</p><p><b>　　圖3-2 </b></p><p>　　在使用的過(guò)程中大家只需要用220V線連接移動(dòng)開(kāi)關(guān)電源的輸入端，另一端

42、連接5V充電電壓的用電設(shè)備撥動(dòng)輸出開(kāi)關(guān)就可以進(jìn)行便攜式設(shè)備的充電了，充電過(guò)程主要有四種基本充電模式：涓流充電、恒流充電、恒壓充電和充電完成與再充電。這樣主要是為了能有效保護(hù)便攜式設(shè)備的電池和使其達(dá)到最大儲(chǔ)能。同時(shí)在電路中加有充電顯示LED燈，用戶可以在使用過(guò)程中知道在給鋰電池充電。在電流充電過(guò)程中肯定要有過(guò)流過(guò)載和短路保護(hù)。</p><p><b>　　LM2576穩(wěn)壓器</b></p

43、><p>　　LM2576-ADJ 美國(guó)NS 公司生產(chǎn)的單片降壓式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器,由振蕩器、取樣放大器、比較器、PWM 調(diào)制器、功率開(kāi)關(guān)等部分組成。采用TO2220 封裝,僅有5 只管腳,外形和塑封晶體管差不多。 其功能框圖及引腳排列如圖3-3、圖3-4 所示。</p><p>　　圖3-3 　LM2576 功能框圖</p><p>　　圖3-4 　LM2576 引腳排列

44、</p><p>　　LM25762-ADJ 是輸出電壓可調(diào)型,其技術(shù)參數(shù)為:輸入電壓3. 5～40V;輸出電壓1. 23～37V;輸出流3A;振蕩器固定頻率52kHz ;TTL 關(guān)閉能力及低功率備用狀態(tài);具有熱關(guān)閉和限流保護(hù)功能。其典型用電路如圖3-5 所示(輸出電壓連續(xù)可調(diào)) ,當(dāng)直流輸出端直接接于控制端4 腳時(shí),可輸出固定電壓。LM2576 系列產(chǎn)品是現(xiàn)流行的三端線性調(diào)整器的替代品。</p>

45、<p>　　圖3-5 　LM25762-ADJ 典型應(yīng)用電路</p><p>　　這個(gè)LM1577 / LM2577是單片集成電路,提供所有的力量和控制功能(提高)升壓,回程,向前轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換監(jiān)管機(jī)構(gòu)。該設(shè)備可在三個(gè)不同的輸出電壓版本:12 v,15 v,可調(diào)。需要一個(gè)最低數(shù)量的外部組件,這些監(jiān)管機(jī)構(gòu)是成本有效的、簡(jiǎn)單的使用。這個(gè)數(shù)據(jù)表中列出的是一個(gè)家庭的標(biāo)準(zhǔn)電感和回掃變壓器設(shè)計(jì)來(lái)處理這些開(kāi)關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)。包

46、括芯片上的是一個(gè)3.0一個(gè)NPN型開(kāi)關(guān)及其相關(guān)的保護(hù)電路,包括當(dāng)前和熱限制、欠壓停擺。其它功能還包括一個(gè)52 kHz頻振蕩器,不需要外部組件、一個(gè)軟啟動(dòng)方式來(lái)減少在高峰期間啟動(dòng),和當(dāng)前的當(dāng)前模式控制為改善拒絕輸入電壓和輸出負(fù)載瞬變。特性：需要一些外部組件。NPN型輸出開(kāi)關(guān)3.0 a,可以避開(kāi)65 v；寬輸入電壓范圍:3.5 v到40 v；電流型操作為改善瞬態(tài)響應(yīng),線的規(guī)定,和當(dāng)前的限制；52 kHz內(nèi)部振蕩器；軟啟動(dòng)功能,減少在高峰期間

47、啟動(dòng)電流；輸出開(kāi)關(guān)限流保護(hù)、欠壓停擺,和熱關(guān)閉。</p><p>　　圖3-6 LM1577 / LM2577框圖和提高監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)用程序</p><p>　　圖3-6顯示了LM1577-ADJ / LM2577-ADJ用作升壓調(diào)節(jié)器。這是一個(gè)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器用于產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓大于輸入供應(yīng)電壓。這個(gè)LM1577-12 / LM2577-12和LM1577-15 /LM2577-15還可以用于升壓

48、監(jiān)管者與12 v或15 v輸出(分別),通過(guò)把反饋銷(xiāo)直接向監(jiān)管機(jī)構(gòu)輸出。一個(gè)基本的解釋它如何運(yùn)作的如下。這個(gè)LM1577 / LM2577將其輸出開(kāi)關(guān)在52赫茲的頻率,這創(chuàng)造了能源在電感器(L)。當(dāng)NPN型開(kāi)關(guān)打開(kāi),感應(yīng)電流收費(fèi)的速率VIN / L,存儲(chǔ)當(dāng)前在電感器。當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉,下端的感應(yīng)器蒼蠅以上VIN,排出其當(dāng)前通過(guò)二極管(D)輸出電容(COUT)的速率(輸出電壓?VIN)/ L。因此,能源存儲(chǔ)在電感器在開(kāi)關(guān)在時(shí)間轉(zhuǎn)移到輸出在關(guān)閉的

49、時(shí)間。這個(gè)輸出電壓是由能量的轉(zhuǎn)移這反過(guò)來(lái)是由調(diào)制高峰感應(yīng)電流。這是通過(guò)反饋的一個(gè)部分輸出電壓誤差放大器,放大了差異反饋和1.230 v電壓參考。誤差放大器的輸出電壓相比電壓成正比的開(kāi)關(guān)電流(即。,電感電流在打開(kāi)的時(shí)間)。比較器的開(kāi)關(guān)時(shí)間終止時(shí),這兩個(gè)電壓是相等的,從而控制開(kāi)關(guān)電流的峰值維持一個(gè)恒定的輸出電壓。電壓和電流波形對(duì)</p><p>　　圖 3-7 升壓調(diào)節(jié)器波形</p><p>

50、　　和公式給出了計(jì)算它們圖3-8。</p><p>　　圖3-8 升壓調(diào)節(jié)器公式</p><p><b>　　升壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p>　　下列設(shè)計(jì)程序可以用來(lái)選擇適當(dāng)?shù)耐獠拷M件的電路在圖3-8中,基于這些系統(tǒng)需求。鑒于:VIN(min)=最低輸入電源電壓輸出電壓=監(jiān)管的輸出電壓ILOAD(max)=最大輸出負(fù)載電流在繼續(xù)之前

51、,確定LM1577 /LM2577可以提供這些值的輸出電壓和ILOAD(max)當(dāng)操作以最小值的葡萄酒。上面的限制輸出電壓和ILOAD(max)給出了以下方程?！?0伏電壓輸出和輸出電壓≤10 x VIN(min)</p><p>　　這些限制必須大于或等于值在這個(gè)應(yīng)用程序中指定：電感器選擇(L)；電壓選擇:1。12 v或15 v輸出從圖3-7(12 v輸出)或圖3-8(15 v輸出),確定電感器代碼顯示區(qū)域VI

52、N(min)和ILOAD(max)。 陰影部分表明條件的LM1577 / LM2577輸出開(kāi)關(guān)將操作超出其開(kāi)關(guān)電流額定值。這個(gè)最低工作電壓的LM1577 / LM2577是3.5 v。從這里,繼續(xù)步驟C。對(duì)于可調(diào)版本初步計(jì)算:電感的選擇是基于計(jì)算的以下三個(gè)參數(shù):D(max),最大的開(kāi)關(guān)工作周期(0≤D≤0.9):</p><p>　　VF = 0.5 v的地方肖特基二極管和0.8 v的快恢復(fù)二極管(通常);<

53、;/p><p>　　E?T,產(chǎn)品的伏特x時(shí)間,他們指責(zé)感應(yīng)器:</p><p>　　IIND特區(qū)平均電感電流在全負(fù)荷;</p><p>　　圖3-9 LM2577-12電感器選擇指導(dǎo)</p><p>　　圖 3-10 LM2577-15電感器選擇指導(dǎo)</p><p><b>　　確定電感值:</b>&

54、lt;/p><p>　　在圖3-9中,確定電感器代碼區(qū)域顯示的交叉點(diǎn)E?T和IIND特區(qū)。這段代碼給出了micro henries電感值。 這個(gè)</p><p>　　L或H前綴表明是否為一個(gè)電感的評(píng)級(jí)最大E?T的90 V? u s (L)或250 V? us(H)。如果D < 0.85,繼續(xù)步驟c .如果D≥0.85,然后計(jì)算最小電感需要確保開(kāi)關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性:</p>

55、<p>　　如果,是小于電感值發(fā)現(xiàn)在步驟B1,去在步驟c .否則,電感值發(fā)現(xiàn)在步驟B1太低;一個(gè)適當(dāng)?shù)碾姼衅鞯拇a應(yīng)該取得從圖3-10如下:找到最小值電感,大于,。找到E?T相交這電感值來(lái)確定如果它有一個(gè)L或H前綴。如果E?T相交兩L和H區(qū)域,選擇電感器和一個(gè)H前綴.</p><p>　　LM25762ADJ 構(gòu)成單片開(kāi)關(guān)電源</p><p>　　交流電經(jīng)電源變壓器隔離降壓再經(jīng)橋

56、式整流濾波后,加到LM25762ADJ 輸入端1 腳。穩(wěn)壓器控制端4 腳接于電位器W和電阻R 組成的分壓電路上,改變W即可改變分壓比,就能調(diào)節(jié)其輸出電壓大小。Vo = UREF (1 +W/ R) ,其中UREF為穩(wěn)壓器取樣電路基準(zhǔn)電壓,為1. 23V。C1 輸入端濾波電容, C2 、C3 輸出端濾波電容如圖3-11 所示。</p><p>　　圖3-11　高效率輸出連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電源</p><

57、;p><b>　　注意事項(xiàng)</b></p><p>　　當(dāng)輸出電壓較低時(shí),其輸出脈寬很窄,占空比很小,將增加輸出電壓的紋波系數(shù)。因此,變壓器次級(jí)采取高低壓抽頭。</p><p>　　信號(hào)地與功率地必須分開(kāi)布置,因?yàn)楣β实鼐€上流過(guò)大電流在印制板上形成壓降若被引入信號(hào)端,經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器反映到輸出端,將影響穩(wěn)壓性能。</p><p>　　使用中

58、應(yīng)避免輸出端短路,尤其是當(dāng)輸出電壓較高、輸出電流較大時(shí),有可能造成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器損壞。</p><p><b>　　系統(tǒng)測(cè)試方案</b></p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)流程圖</b></p><p>　　Lm2577-ADJ升壓模塊圖</p><p>　　圖4-1 DC-DC升壓電路原理圖<

59、/p><p><b>　　PCB設(shè)計(jì)流程圖</b></p><p>　　圖4-2 DC-DC升壓電路板</p><p>　　尺寸：68.58(長(zhǎng))*25.4(寬)*11.4(高) mm(不含電位器)</p><p>　　輸入方式：IN+輸入正級(jí), IN-輸入負(fù)極</p><p>　　輸出方式：OUT+

60、輸出正級(jí), OUT-輸出負(fù)極</p><p>　　圖4-3 LM2577 升壓電源模塊</p><p>　　調(diào)節(jié)方式：先正確的接輸入電源(3-34V,之間)再用萬(wàn)用表監(jiān)測(cè)輸出電壓并調(diào)電位器(一般順時(shí)轉(zhuǎn)升壓,逆時(shí)轉(zhuǎn)降壓)</p><p>　　輸出電壓：4-35V連續(xù)可調(diào)</p><p><b>　　模塊參數(shù)</b><

61、/p><p>　　模塊性質(zhì)：非隔離升壓模塊</p><p>　　輸入電壓：3-34V</p><p>　　輸出電壓：（1）連續(xù)可調(diào)（4-35V）</p><p>　　輸出電流：2.5A(MAX)</p><p>　　輸入電流：3A (MAX)</p><p>　　最大輸出功率=輸入電壓*2.5A*轉(zhuǎn)

62、換效率</p><p>　　轉(zhuǎn)換效率：輸入5V 輸出12V 0.5A 效率84%</p><p><b>　　系統(tǒng)測(cè)試</b></p><p>　　輸入12V 輸出24V 0.5A 效率89%</p><p><b>　　圖4-412V輸入</b></p><p>　　圖4-

63、5 24V 輸入</p><p>　　輸入5V 輸出12V 0.5A 紋波25mV / 輸入7.4V 輸出12V 0.5A 紋波20mV/</p><p>　　輸入7.4V 輸出12V 1A 紋波43mV / 輸入12V 輸出16V 1A 紋波30mV</p><p>　　輸入12V 輸出16V 1.5A 紋波45mV / 輸入12V 輸

64、出16V 0.5A 紋波20mV</p><p>　　輸入12V 輸出24V 0.5A 紋波30mV / 輸入12V 輸出24V 1A 紋波53mV</p><p>　　工作溫度：工業(yè)級(jí)（-40℃到 +85℃）（環(huán)境溫度超過(guò)40度，請(qǐng)降低功率使用，或加強(qiáng)散熱）</p><p>　　滿載溫升：45℃空載電流：典型15mA(5V轉(zhuǎn)12V),負(fù)載調(diào)整率：±

65、;0.5%,電壓調(diào)整率：±0.5% ,動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度：5% 200uS,短路保護(hù)：無(wú)（請(qǐng)?jiān)谳斎爰友b保險(xiǎn)絲或保護(hù)電路）,輸入反接保護(hù)：無(wú)，請(qǐng)配合反接保護(hù)板 或在輸入串聯(lián)二極管。,安裝方式：可以螺絲固定（直徑3毫米），2個(gè)固定孔接線方式：焊接，加引腳后可直接焊接在PCB上,如果輸出功率大于10W請(qǐng)加散熱片</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>

66、　　隨著便攜式產(chǎn)品的增加，戶外電子產(chǎn)品在商旅、長(zhǎng)途旅行等用途上大功率的便攜式移動(dòng)產(chǎn)品的電池已不能滿足產(chǎn)品的供電。新興的便攜式電子產(chǎn)品也需要移動(dòng)電源充電器，如迷你便攜音響，GPS等車(chē)載用品，需求量大！</p><p>　　記者在深圳深圳會(huì)展中心近期舉行的高交會(huì)了解到，很多國(guó)內(nèi)外的采購(gòu)商還第一次接觸移動(dòng)電源產(chǎn)品，這也是本次會(huì)展的一大亮點(diǎn)，采購(gòu)商們一致認(rèn)為移動(dòng)電源以后的普及度不亞于數(shù)碼相機(jī)等傳統(tǒng)數(shù)碼產(chǎn)品，觀展后很多采購(gòu)

67、商紛紛到華強(qiáng)北市場(chǎng)尋找移動(dòng)電源貨源。</p><p>　　移動(dòng)電源早在10年前已經(jīng)出現(xiàn)，只是一直沒(méi)有普及和火熱起來(lái)，主要是前些年電子便攜式產(chǎn)品的增長(zhǎng)和普及沒(méi)有現(xiàn)在迅速，移動(dòng)電源的發(fā)展將會(huì)推動(dòng)電池行業(yè)的革新，電池電芯將會(huì)向高容量、小體積、低污染發(fā)展。而目前數(shù)碼產(chǎn)品市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)中伴隨著這樣的發(fā)展趨勢(shì)：產(chǎn)品功能多樣化、顯示屏幕大尺寸且彩屏化、機(jī)型更加輕薄小巧，但是實(shí)現(xiàn)這些特點(diǎn)都會(huì)加快電量的消耗，并須減小電池體積。為了

68、滿足高端商務(wù)客戶和移動(dòng)人群對(duì)數(shù)碼電子產(chǎn)品的使用要求，移動(dòng)電源的地位將會(huì)更加突出。 </p><p>　　為適應(yīng)電子產(chǎn)品快速向小型化、便攜式發(fā)展， 要求開(kāi)關(guān)電源的體積更小、效率更高。同時(shí)， 電源產(chǎn)品需要滿足高功率密度、低壓大電流、高動(dòng)態(tài)性能、輸出電壓種類(lèi)的多元化、熱切換、可靠性、環(huán)保等更為苛刻的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)， DC-DC 電源占開(kāi)關(guān)電源的市場(chǎng)份額已達(dá)30%以上， 占模塊電源的比例更是高達(dá)90%以上， 目前市場(chǎng)上生產(chǎn)

69、的DC-DC 電源產(chǎn)品比較少， 而且應(yīng)用成熟的全橋移相ZVS 軟開(kāi)關(guān)技術(shù)比較適合于中大功率的開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域， 對(duì)中小功率的DC-DC 電源領(lǐng)域不太適用，因此需要技術(shù)人員付出更多的努力和心血， 盡快地學(xué)習(xí)和掌握現(xiàn)代先進(jìn)的DC-DC 變換技術(shù)， 增強(qiáng)技術(shù)能力，拓寬產(chǎn)品市場(chǎng)領(lǐng)域。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　趙學(xué)泉．張國(guó)華．電源電路[M]

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