移動(dòng)電源設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，大部分工作在于根據(jù)主控芯片選擇充放電回路中的MOS管、肖特基二極管、電阻器、電容器和電感器及其相關(guān)參數(shù)。下圖以CSU8RP3119B芯片為例，介紹典型移動(dòng)電源類(lèi)感性負(fù)載電源系統(tǒng)原理及PCB布線。
電路原理
充電回路中，充電器從J1接入，充電電壓經(jīng)過(guò)二極管D7后施加到由PMOS管Q12、NMOS管Q3和電感器L1組成的同步降壓電路，主控芯片CSU8RP3119B通過(guò)輸出互補(bǔ)PWM控制PMOS管Q12、NMOS管Q3實(shí)現(xiàn)對(duì)電池線性充電。
移動(dòng)電源類(lèi)感性負(fù)載電源系統(tǒng)原理
放電回路中，電池電壓經(jīng)過(guò)由電感L1、PMOS管Q12、NMOS管Q3和輸出電容組成的同步升壓電路，主控芯片CSU8RP3119B通過(guò)輸出互補(bǔ)PWM控制PMOS管Q12、NMOS管Q3實(shí)現(xiàn)5V恒壓輸出。
電感器參數(shù)選擇
電感參數(shù)主要與主控芯片的PWM輸出頻率相關(guān)，建議300KHZ的PWM頻率采用2.2uH電感器，250KHZ的PWM頻率采用3.3uH電感器，200KHZ的PWM頻率采用4.7uH電感器。
輸出電容參數(shù)
對(duì)于三合一移動(dòng)電源，輸出電容至少需要2個(gè)22uF+1個(gè)0.1uF的陶瓷電容，否則會(huì)造成系統(tǒng)輸出電壓不穩(wěn)定。如果需要實(shí)現(xiàn)更小的紋波（<100mV）要求，可根據(jù)實(shí)際情況增加1-2個(gè)22uF電容器，注意耐壓要保證在10V以上。
芯片VDD設(shè)計(jì)
當(dāng)移動(dòng)電源帶重載拔出，或者輸出端短路時(shí)，由于軟件動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度問(wèn)題，主控芯片瞬間有可能輸出占空比較大的PWM，導(dǎo)致Vout端出現(xiàn)高壓。由于主控芯片VDD是由Vout電壓供電，為防止芯片被瞬間產(chǎn)生的高壓打壞，在VDD端必須串聯(lián)一個(gè)肖特基二極管和一個(gè)10歐姆電阻器，保證芯片VDD端的電壓低于極限電壓6.0V。
另外，中控芯片VDD建議采用電池電壓和Vout電壓雙電壓供電。當(dāng)系統(tǒng)睡眠時(shí)通過(guò)電池電壓供電，保證芯片正常工作。當(dāng)系統(tǒng)升壓施，采用Vout電壓供電，保證系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率。
芯片IO接口電路
芯片IO接口可靠性設(shè)計(jì)基本原則是“三個(gè)保證”，即保證芯片IO電壓不大于VDD+0.3V，保證芯片所有IO注入電流不大于150mA，保證芯片所有IO輸出總電流不大于150mA。
PCB布局要求
移動(dòng)電源類(lèi)感性負(fù)載電源系統(tǒng)對(duì)PCB布線要求比較高，布局不合理會(huì)造成主控芯片被高壓損壞。
移動(dòng)電源類(lèi)感性負(fù)載電源系統(tǒng)對(duì)PCB布線
MicroB接口進(jìn)來(lái)的電壓經(jīng)過(guò)D7后直接灌到主控芯片U4的VDD，當(dāng)接入比較差的適配器時(shí)，有可能會(huì)產(chǎn)生高壓并損壞中控芯片。這種情況下，NC的C10電容器必須焊接22uF以上的電容MicroB接口進(jìn)來(lái)的電壓經(jīng)過(guò)二極管D7和電容C15、C16、C17輸出電容后才到主控芯片U4的VDD。
另外，升壓電路出來(lái)的電壓同樣經(jīng)過(guò)電容C15、C16、C17才到主控芯片U4的VDD，這樣的布局對(duì)于主控芯片的高壓保護(hù)起到很好保護(hù)作用，并且MicroB接口端的大電容C10可以省掉，以節(jié)省成本。
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