嵌入式系統中電源管理電路的設計與實現

（1）充電電流控制

充電電流受R8P和R9P控制，充電電流的最大值為1200/R8P，同時充電電流小于6000/R9P，其中6000/R9P直流電源限流設置。如圖2所示，當R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ時，直流電源限流為6000/3000=2 A，充電限流1200/1500=0.8 A.如果R8P=1.2 kΩ、R9P=5 kΩ，直流電源限流為6000/5000 =1.2 A，充電限流1200/1200=1 A.

本系統選用R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ。

（2）系統電壓切換

當DCIN和USB同時接人系統電源輸入時，DCIN輸入優先，USB輸人自動關閉。DCIN同時供給電池充電和MBAT（系統供電電源），電池還可以起到減少MBAT電壓波動的作用。

電池充電完成后，充電電路部分關閉，DCIN供給MBAT系統電源，MBAT電壓穩定在4.4 V.

（3）充電指示

MAX8903管腳DOK是直流電源連接指示輸出，低電平有效，指示燈D2P用于指示直流電源連接狀態，同時信號連接到CPU的GPIO管腳，用于軟件檢測此狀態。

MAX8903管腳CHG是正在充電指示輸出，低電平有效，指示燈D3P用于指示充電狀態，同時信號連接到CPU的GPIO管腳，用于軟件檢測充電狀態。

MAX8903管腳FLT是故障指示輸出，低電平有效，指示燈D1P用于指示故障狀態，如充電超時等。

（4）電池溫度保護

MAX8903管腳THM到GND連接10 kΩ的負溫度系數熱敏電阻，用于檢測充電過程中電池的溫度變化，當電池溫度超過設定極限溫度時，暫時停止給電池充電，直到電池溫度下降到安全溫度范圍。

（5）DC-DC降壓轉換器電感選擇

DC-DC降壓轉換器采用開關頻率值為4 MHz的控制架構，通過調整占空比實現降壓轉換。推薦的電感選擇如表1.

表1 DC-DC降壓轉換器電感推薦值


本系統充電電流在不到1 A附近，輸入電壓在12V左右，選擇電感2.2μH.

（6）PCB布局

PCB布局（局部）如圖3所示。


圖3 PCB布局（局部）

系統電路PCB布局為十層板設計，圖中只顯示頂層PCB布線。PCB布局原則：大電流部分采用短而寬的布線連接；裸焊盤采用多個過孔連接散熱地，以利于散熱；電流設置電阻直接接地，減少電流偏差；減小功率電流對穩壓部分的影響等。

3性能測試數據

電源管理電路主要指標：充電效率、輸出工作電壓、充電電流等，電路測試連接如圖4所示。


圖4電源管理電路測試連接圖

3.1外接電源電壓固定

外接電源電壓固定時，充電電流和電池電壓的數據關系測試數據如表3.圖5為測試數據關系示意圖。

表3外接電源電壓固定時的測試數據



圖5外接電源電壓固定時。充電電流和電池電壓的關系