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功率电感:嵌入式系统中电源管理电路的设计与实现(三)

2015/8/18 9:03:09

  (1)充电电流控制 充电电流受R8P和R9P控制,充电电流的大值为1200/R8P,同时充电电流小于6000/R9P,其中6000/R9P直流电源限流设置。如图2所示,当R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ时,直流电源限流为6000/3000=2 A,充电限流1200/1500=0.8 A。如果R8P=1.2 kΩ、R9P=5 kΩ,直流电源限流为6000/5000 =1.2 A,充电限流1200/1200=1 A。

  本系统选用R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ。

  (2)系统电压切换

  当DCIN和USB同时接人系统电源输入时,DCIN输入优先,USB输人自动关闭。DCIN同时供给电池充电和MBAT(系统供电电源),电池还可以起到减少MBAT电压波动的作用。

  电池充电完成后,充电电路部分关闭,DCIN供给MBAT系统电源,MBAT电压稳定在4.4 V。

  (3)充电指示

  MAX8903管脚DOK是直流电源连接指示输出,低电平有效,指示灯D2P用于指示直流电源连接状态,同时信号连接到CPU的GPIO管脚,用于软件检测此状态。

  MAX8903管脚CHG是正在充电指示输出,低电平有效,指示灯D3P用于指示充电状态,同时信号连接到CPU的GPIO管脚,用于软件检测充电状态。

  MAX8903管脚FLT是故障指示输出,低电平有效,指示灯D1P用于指示故障状态,如充电超时等。

   (4)电池温度保护

  MAX8903管脚THM到GND连接10 kΩ的负温度系数热敏电阻,用于检测充电过程中电池的温度变化,当电池温度超过设定极限温度时,暂时停止给电池充电,直到电池温度下降到安全温度范围。

   (5)DC-DC降压转换器电感选择

  DC-DC降压转换器采用开关频率值为4 MHz的控制架构,通过调整占空比实现降压转换。推荐的功率电感选择如表1。

  表1 DC-DC降压转换器电感推荐值

  本系统充电电流在不到1 A附近,输入电压在12V左右,选择电感2.2μH。

   (6)PCB布局

  PCB布局(局部)如图3所示。

  图3 PCB布局(局部)

  系统电路PCB布局为十层板设计,图中只显示顶层PCB布线。PCB布局原则:大电流部分采用短而宽的布线连接;裸焊盘采用多个过孔连接散热地,以利于散热;电流设置电阻直接接地,减少电流偏差;减小功率电流对稳压部分的影响等。

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