電源快速充電電路圖集錦 | 設計電路分享

TOP1 簡易快速充電電源模塊電路模塊

採用NEC upd78F0547單片機為主控制器，通過鍵盤來設置直流電源的輸出電流，並可由液晶顯示器顯示輸出的電壓、電流值。主電路採用運放LM324和達林頓管組成調節電路，電路設計合理，編程正確。除了完成題目要求外，電路設計了步進設置功能，可設置不同的恆流和穩壓值。

恆流、恆壓充電電路：這部分電路是整個電路的核心部分，主要由D/A轉換電路，恆流、恆壓調整電路，檢測電路組成。控制電路輸送來的數字信號由D/A轉換電路IC205轉換成模擬信號作為基準電壓，然後送到電壓比較器IC201的正輸入端。輸出端取樣電阻上取得取樣電壓信號送到電壓比較器IC201的負輸入端，與基準電壓比較，比較結果由IC201的輸出端反饋到T202，控制T202的導通狀態。由D201、 D202、R201、T203組成一個恆流源A，恆流值I=2Ud-Ube/R201 。T202的導通狀態影響著對恆流源A的吸收電流，從而改變恆流源A對調整管T201基極的驅動電流，穩定調整管T201的輸出值。為減小輸出紋波，調整管T201使用達林頓三極體。調整管T201基極電流由一恆流源提供，進一步減小電源電壓波動對調整管T201帶來的影響。電路採用懸浮驅動。

電位器W103以及單片機（內含A/D轉換）組成電壓檢測電路。W103將輸出電壓的取樣信號送單片機內部的A/D電路進行轉換，轉換得到的數字信號由單片機處理，並由LCD顯示器顯示測量值。取樣電阻R202、IC202以及單片機（內含A/D轉換）組成電流檢測電路。取樣電阻R202上的取樣信號送 IC202處理、送單片機內部的A/D電路進行轉換，轉換得到的數字信號由單片機處理，並由LCD顯示器顯示測量值。

圖2.1 恆流、恆壓充電電路原理圖

圖2.2 D/A轉換電路原理圖

控制電路：控制電路主要由NEC upd78F0547單片機及外圍電路、鍵盤電路等組成。單片機接收檢測電路傳輸來的信號，經過A/D轉換后將電壓和電流值顯示到液晶上。該電路能夠通過按鍵設定電源的輸出電壓值和電流值，通過控制D/A晶元的設定值實現控制輸出電壓值和電流值。並根據檢測實際輸出的電流（壓）值與設定值比較后，調整D /A晶元的設定值 ，使得電源的輸出穩定、可靠。

圖2.3 CPU電路原理圖

圖2.4 鍵盤電路原理圖

顯示電路：採用4行8列的漢字液晶屏顯示實際的設定電流值、設定電壓值、實際輸出的電流值、實際輸出電壓值。電壓解析度0.1V。電流解析度1mA。液晶屏能夠在設定時顯示設定的電壓和電流值。

圖2.5 LCD顯示電路原理圖

電源電路：具有2組輸出直流輸出，一組為主輸出DC18V，作為充電電路的能源輸入；另一組輸出±DC 12V和DC 5V，給本電源中控制電路、恆流（壓）調整電路、顯示電路等部分提供工作電源。

圖2.6 電源電路原理圖

恆流輸出時，在100mA（慢充）和200mA（快充）可設置的基礎上，增加了電流值從100MA---200MA可調功能，步進為20 mA。可設置多種恆壓輸出狀態，恆壓輸出值為：10V，9V，12V。以直流電源為核心，NEC upd78F0547單片機為主控制器，通過鍵盤來設置直流電源的輸出電流，並可由液晶顯示器顯示輸出的電壓、電流值。由單片機程式控制設定數字信號，經過 D/A轉換器輸出模擬量，再經過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不同的電流（壓）。可穩定地實現恆壓或恆流充電狀態，並在恆流輸出時可設置電流100mA慢充和200mA快充，電壓（流）波動和紋波電壓（流）小，並具有過熱保護和自動恢復功能。

TOP2 攜帶型設備快速充電電源電路模塊

輸入選擇電路模塊

輸入選擇電路用以實現對外接供電電源的選擇，本設計中採用目前主流的USB 供電以及電源適配器供電兩種方式，以適應不同的供電環境，外接電源的供電電壓需在4.5V～6V 之間，當兩者共同存在時，適配器具有優先權，具體實現方法如圖3，分以下三種情況：

圖3 輸入選擇電路

只有電源適配器供電，PMOS 管截止，輸入電壓經D1 降壓后，給后級電路供電，D1 採用肖特基二極體，導通壓降約為0.3V ；只有USB 供電，PMOS 管導通，D1 用於防止USB 介面通過電阻R2 消耗電能；兩者同時存在，PMOS 管截止，電源適配器輸入電壓經D1 降壓后，給后級電路供電。

鋰電池充電管理電路模塊

鋰電池充電電路採用CN3052 鋰電池充電晶元，CN3052 可以對單節鋰電池進行恆流或恆壓充電，只需要極少的外圍元器件，可編程設定充電電流，恆壓充電電壓為4.2V。並且符合USB 匯流排技術規範，非常適合於攜帶型應用的領域。應用電路如圖4隻需要很少的外部元件，輸出電壓4.2V，精度可達1% ，CE 為晶元使能端，高電平有效。綠色LED 用於指示電池是否處於故障狀態，紅色LED用於指示是否處於充電狀態。本設計中TEMP 管腳接到地，未使用溫度檢測功能。R4 用於設定恆流充電電流。設計中R4 為10KΩ，充電電流為180mA。

圖4 鋰電池充電管理電路

電池輸出穩壓電路模塊

因鋰電池電量不同時，輸出電壓可在大約3.5～4.3V之間變動，採用低壓差線性穩壓器（LDO）對電池輸出電壓進行穩壓，經穩壓后輸出恆定的3.3V 電壓，本設計採用TPS76333 穩壓晶元，只需極少的外圍元件，使用方便，此穩壓晶元最大可輸出150mA 電流。電路圖如圖5所示。

圖5 電池穩壓電路

外接電源穩壓電路模塊

因電池供電時，經LDO 電路穩壓后，輸出電流有限，當有外接電源時，穩壓方式採用SPX1117-3.3V 穩壓器進行穩壓，輸出電流可達800mA。交流電經過整流可以變成直流電，但是它的電壓是不穩定的：供電電壓的變化或用電電流的變化，都能引起電源電壓的波動。要獲得穩定不變的直流電源，還必須再增加穩壓電路。電路圖如圖6 所示。

圖6 外接電源穩壓電路

系統整體電路模塊

系統整體電路如圖 所示。由輸入選擇電路選擇外接電源的供電方式，電源輸入的電壓值為4.5~6 伏，有外接電源時，直接經3.3V 穩壓器穩壓后輸出，如果電池電量不足時，同時通過鋰電池充電電路對鋰電池進行充電；沒有外接電源時，由鋰電池供電，經3.3V低壓差線性穩壓器穩壓后輸出，供電選擇電路根據是否有外接電源，選擇由外接電源供電或者鋰電池供電。

圖8 整體電路

系統介紹一種通用性較強、成本低廉的攜帶型電源系統，討論分析電源電路的結構、設計和具體實現，使用外部可編程電路對所設計電路進行控制，並利用軟體進行電路設計和模擬驗證。採用外接電源供電，也可由內置鋰電池供電，系統最終輸出電壓均為 3V，系統可廣泛應用於各種攜帶型設備，有較強的實用性和較好的市場前景。

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