1.boost 5V电路
1.输出电压设置公式
2.电感选择公式二一-四
3.输入输出电容选择公式五
原理图
2.3V3电路
3.锂电池充电电路
4.电量显示电路
PCB原理图设计
实验结果
给理电池充电
写这篇文章的目的主要是个人经验的总结,希望能给开发者们提供一种锂电池充电电路以及电源显示的电路思路。接下来从以下几个方面讲述电路。
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设计这款电路的初衷是想用一块硬币大小的锂电池作为供电电源(3.5V-4.2V),降压供给3.3V电源;升压供给5V电源;拥有锂电池充电电路可以通过TypeC接口充电并且可以显示电量以及电池是否充满。为此而设计此电路,为大家提供一种新思路。
boost_5V电路
首先电源芯片选型完成后就要开始学习它的电路设计以及理论公式。我之所以选择德州仪器的芯片主要是本人也是小白,它的芯片手册很详细非常适合新手入门学习。
电源设计除了纹波是关于PCB布局,其他的一些特性从图中可以看出(截图于数据手册) 电压输入:2.65-5.5V;输出电压最高14V;转换效率高达90%;600KHZ,1MHZ两种工作模式。
电路原理图如图所示,有了大致了解之后了解每个引脚特性。
SW:开关引脚内置MOS管。
FB:反馈引脚,通过电阻反馈输出电压,闭环实时调节输出。
EN:
开关引脚,逻辑高电平开启工作,逻辑低电平关闭模式(此引脚控制芯片的工作)
。FREQ:频率设置引脚,当引脚为高电平时600KHZ模式,当引脚为低电平时1MHZ模式。
几个比较重要的参数,VREF=0.8V,ILIM_SW=3.7A左右最优。
理论部分
1.输出电压设置公式一
VREF是FB引脚上的内部基准电压
输出电压通过外部电阻分配器进行编程。如公式1所示,通过选择外部电阻分频器R1和R2,可将输出电压编程为所需的值。当调整输出电压时,FB引脚上的典型电压为VREF为800 mV。
为获得最佳精度,R2应保持小于150 kΩ,以确保流经R2的电流至少是FB引脚漏电流的100倍。将R2向较低的值改变增加了对噪声注入的抗扰度。
将R2向更高的值改变可以降低静态电流,从而在低负载电流下实现更高的效率。
Example:将FB=0.8V,VOUT=5V代入可得R1=5.25*R2,当R1=590K,R2=113K时带入公式可得输出电压约为5V。
2.电感选择公式二——四
公式3:
公式4:
正常情况下,建议使用小于平均电感电流40%的电感峰峰值电流来实现最大输出电流。较大值电感产生的较小纹波可降低电感和EMI中的磁滞损耗。然而,以同样的方式,负载的瞬时响应时间被增加。
负载暂态和环路响应性能在1-MHz配置下得到优化,选择较小的电感将右半平面零点推高至超出控制环路交叉频率的较高频率。表中列出了1-MHZ操作的推荐电感。
综上本人设计的电感器峰值电流只要大于3.6A即可。根据自己的设计需求选择,根据公式求取。
3.输入输出电容选择公式五
公式5:
原理图
TI很贴心的给出了PCB设计布局图,本人是业余的照着画的。
2. 3V3电路
最终电源电路如图。注意你的TVS(TVS管作为浪涌静电),焊接时注意正负,这个家伙标志很小!!!
参考这位大佬的文章你就会明白TVS了,不用谢我只是大佬的搬运工
链接: https://blog.csdn.net/u010614434/article/details/105338417
3.锂电池充电电路
LGS4084H 集成充电和充满提示,以及电池未连接三种充电状态指示。电池未连接时,LED 灯会进入闪烁报警状态。LGS4084H有两个漏极开路状态输出端:CHRG和FULL,当充电进行时,CHRG被拉到低电平,FULL 为高阻态;充电结束后,CHRG为高阻态,FULL被拉到低电平。如果不使用状态指示功能时,将不用的状态指示输出端接地。下图表示状态指示功能总结:
4.电量显示电路
很多芯片的内部原理图本人水平有限是看不懂的,水平还停留在应用阶段。但是它的工作原理很简单,四个比较器后各自连接一个双极型晶体管,负端的参考电压都为1.2V,通过检测VDD上的电阻分压从而判断电量的大小。
VDD串联四个电阻可以看出越是上面的,电阻分压越高。当比较器正端电压大于1.2V时,比较器正向驱动三极管导通从而控制D1-D4。
PCB原理图设计
本人设计的这块板子有两个模式,充电模式、放电模式,充电时拨码开关要打到充电处(有字标号),同理放电也是。
实验结果
给锂电池充电
充电中红灯亮。
充满后可以看到绿灯亮。
锂电池放电
开始放电时电量4.06V,负载为直流减速电机。
40分钟后电量放到了3.65V。
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