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升压减压以及充电电路设计

2023-05-16

供电电路在整个硬件系统中都是极其重要的，只有能产生稳定电压与电流的供电电路才能保证整个硬件系统的正常工作。在本系统中，STM32F103C8T6需要的电压为3.3V，同时还有其他的模块需要5V的电压，所以供电电路必须可以产生3.3V和5V的电压。在本系统中采用的是供电电池是锂电池，电压为3.7V~5V，故而本系统的供电电路需要升压电路，需要降压电路，同时为了保持续航，还要有充电电路。

本系统充电电路选择的芯片是TP4056。TP4056是一款完整的单节锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器，封装为SOP8。充电电压固定于4.2V，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10时，TP4056将自动终止充电循环。当输入电压（USB电源）被拿掉时，TP4056自动进入一个低电流状态，将电池漏电流降至2uA以下。TP4056还有电池温度检测、欠压闭锁、自动再充电的功能和两个用于指示充电、结束的LED状态引脚。充电电路如图3.8所示。
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图3.8 充电电路

其中1号引脚TEMP为电池温度检测输入引脚，在本系统中因为不需要，所以直接接地。2号引脚PROG为可编程恒流充电电流设置端,电阻的大小可以控制充电电流的大小。3号引脚GND为地端。4号引脚VCC为电源端。5号引脚BAT为电池端，与电池正极相连，同时连接一个电容，保持输出稳定。6号引脚STDBY为电池充电完成指示端，与一个指示灯D1以及一个电阻R11相连。7号引脚CHRG为电池充电指示端，与一个指示灯D2以及一个电阻R12相连。8号引脚CE为芯片使能输入端，接高电平。电容C11目的也是为了保持输入电压稳定。

本系统升压电路选择的芯片是PW5300。PW5300是电流模式升压DC-DC转换器。其内置0.2Ω功率MOSFET的PWM电路使该稳压器具有效率高的功率效率。内部补偿网络还可以程度地减少了6个外部元件的数量。和采用的封装为SOT23-6L，为应用提供节省空间的PCB。升压电路如图3.9所示。
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图3.9 升压电路
其中R16和R17电阻值可以控制输出电压的大小，计算公式为：
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本系统降压电路选择的芯片是PW2051。PW2051是一款由基准电压源、振荡电路、比较器、PWM/PFM控制电路等构成的CMOS降压型DC/DC 调整器。利用PWM/PFM自动切换控制电路达到可调占空比，具有全输入电压范围内的低纹波、高效率和大输出电流等特点，采用的封装为SOT23-5L。降压电路如图3.10所示。
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图3.10 降压电路

其中R19和R20电阻值可以控制输出电压的大小，计算公式为：
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