嵌入式电源模块系统
嵌入式体系中电源模块办理电路模块的规划
对于大多数嵌入式体系的电池电源办理疑问，规划了一种为嵌入式体系——尤其是运用在手持式和便携式设备的嵌入式体系进行电源办理的单元电路模块。该电源办理电路以MAX8903为中心，具有输入规模宽、体积紧凑、外围电路简略、作业功率较高级长处，能够在嵌入式体系中用来办理电池充电、电源挑选、电源检查等，极好地满意了电源办理单元的功用需要。
1体系简介
电子电路集成工艺的飞速开展使计算机体系体积不断减小，功用不断地提高，一起移动通讯技能的开展让这些计算机体系愈加的便携，许多便携式计算机开始运用电池供电。高功用运算一般伴随着高功耗，而电池技能的严峻滞后和人们环保认识的添加使得功用和功耗之间的疑问越发杰出。电源办理技能的呈现缓和了两者之间的对立，经过有用的电源分配降低体系的全体功耗。电源办理技能在桌上型计算机、服务器上非常常见，然而在嵌入式领域，因为嵌入式体系的开发一般是对于特别的运用场合，电源办理技能开展相对缓慢。这篇文章以一个完好的嵌入式体系手持终端设备为例，对体系的电源办理电路进行了规划，以ARM为操控中心，内部包含256 MBDDR内存和512 MB NandFlash存储器，供应异步串口、USB、WiFi、AC97、显现等电路单元。充电接口包含USB和沟通适配器两种接口，其间沟通适配器输出电压规模在5～12 V之间，供应大于1 A的输出电流。
电源有些首要包含：电池检查电路、电池充电电路、电源智能挑选器、DC-DC变换、电源操控电路等。
2电源办理电路剖析
2.1充电办理芯片介绍
充电办理芯片选用MAXIM的MAX8903A，根本特性如下：
(1)4.15 V～16 V的高效DC-DC输入规模，不需要规划散热器，有利于规划体积小的设备;
(2)公用或独自的USB和适配器输入，具有高达2 A(可调)的电流上限;
(3)4 MHz开关频率答应运用细小的外部元件;
(4)当即导通：在没有电池或电池过放电时坚持作业;
(5)50 mΩ集成负载开关;
(6)高达16 V的输入OVP(过压维护);
(7)热敏电阻监测，热调整功用避免过热;
(8)充电守时器;
(9)4 mm×4 mm、28引脚TQFN封装。
2.2电源办理电路剖析
体系接成双输入外接电源形式(沟通适配器和USB)。衔接沟通适配器时，芯片经过内部高效的DC-DC降压变换器，独自或一起供应体系作业电源和电池充电电源。当衔接USB外接电源时，充电电流约束小于500 mA，体系负载电源大于USB供电才能时，缺乏有些由电池电量供应补充。智能电源挑选器在外接电源和电池之间完结主动切换，确保体系的不间断供电。外接电源检查和充电检查衔接CPU的GPIO端口用于体系监控电源状况。
外接电源以沟通适配器为主，不引荐运用USB衔接，原因是USB供电才能有限，在体系作业状况下，完结充电需要相当长的时刻。
(1)充电电流操控
充电电流受R8P和R9P操控，充电电流的最大值为1200/R8P，一起充电电流小于6000/R9P，其间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.假如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.
本体系选用R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ。
(2)体系电压切换
当DCIN和USB一起接人体系电源输入时，DCIN输入优先，USB输人主动封闭。DCIN一起供应电池充电和MBAT(体系供电电源)，电池还能够起到削减MBAT电压动摇的效果。
电池充电完结后，充电电路有些封闭，DCIN供应MBAT体系电源，MBAT电压稳定在4.4 V.
(3)充电指示
MAX8903管脚DOK是直流电源衔接指示输出，低电平有用，指示灯D2P用于指示直流电源衔接状况，一起信号衔接到CPU的GPIO管脚，用于软件检查此状况。
MAX8903管脚CHG是正在充电指示输出，低电平有用，指示灯D3P用于指示充电状况，一起信号衔接到CPU的GPIO管脚，用于软件检查充电状况。
MAX8903管脚FLT是毛病指示输出，低电平有用，指示灯D1P用于指示毛病状况，如充电超时等。
(4)电池温度维护
MAX8903管脚THM到GND衔接10 kΩ的负温度系数热敏电阻，用于检查充电过程中电池的温度改变，当电池温度超过设定极限温度时，暂时中止给电池充电，直到电池温度下降到安全温度规模。
(5)DC-DC降压变换器电感挑选
DC-DC降压变换器选用开关频率值为4 MHz的操控架构，经过调整占空比完结降压变换。引荐的电感挑选如表1.
本体系充电电流在不到1 A邻近，输入电压在12V摆布，挑选电感2.2μH.
体系电路PCB规划为十层板规划，图中只显现顶层PCB布线。PCB规划原则：大电流有些选用短而宽的布线衔接;裸焊盘选用多个过孔衔接散热地，以利于散热;电流设置电阻直接接地，削减电流误差;减小功率电流对稳压有些的影响等。
3功用测试数据
3.1外接电源电压固定
外接电源电压固守时，充电电流和电池电压的数据联系测试数据
3.2外接电源电压改变
外接电源电压的改变对应于固定作业电流，其输入电流和电源变换功率的测试数据见表4.图6为测试数据联系示意图。
4结论
在嵌入式体系中，电源办理单元是体系必需的主要组成有些。在本体系中，以MAX8903为中心的电源办理电路单元以其输入规模宽、体积紧凑、外围电路简略、作业功率较高级优势，极好地完结了电源办理单元的功用需要。
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