单片机usb供电电路原理图详解

来源:电子发烧友网 作者:2018年05月11日 11:08
关键词:usb单片机电源

单片机usb供电电路原理图(一)

本文以500ms为开关最高开闭时间,介绍一种既能用交流供电又能用电池供电的电源电路。该电源电路供电能力约为1W。该电源电路在正常情况下可用交流供电。用市售的听单放机的小变压器即可。从电源插孔DC拔出小变压器插头则电路自动由电池供电,插上插头则自动由交流供电。若电源电流不足,则可修改T1三极管为复合三极管,以扩大其供电电流的能力。

一般在单片机系统功率不大的情况下,本电路可满足要求,且电路结构简单,易于自制。交直流电源供电的自动转换原理:购买变压器时,应使其额定直流电压大于等于电池电压的1.1倍。一般单节干电池的电压新用时电压大干1.5V,约为1.65V左右。干电池在使用过程中电池端电压逐渐下降,内阻逐渐增大,直至电池报废。本电源电路在交直流电源同时有电时,由于交流电源电压高于直流电压使二极管D不导通,电路由交流供电。如交流电源无电或电压低,则二极管D自动导通,负载由电池供电。

单片机usb供电电路原理图详解

本电路在合上开关K后,后续电路可延时约0.5s,以躲过电源开关的闭合时间(包括触点颤抖时间).并可在小于Ims的时间内建立电压。以保证上电复位需要。电路图如上图所示。

图中由R1、C2、R2、R3、U1组成电容充电延时回路。R1、C2为电容充电回路,R2、R3电阻决定B点基准比较电压.U1为比较器。R4是为了提高Ul的跳变时间而加的反馈电阻。Ul的跳变时间即是电路电压建立时间。开关K合上后,电源通过Rl为C2充电。此时C2的端电压(即A点电压)由0逐渐上升。A点电压上升至B点电压(即由R2、R3确定的基准比较电压)时,U1跳变输出低电平。C1为电源稳压电容。

C3、C4为抗干扰电容,C3用于抗低频干扰,C4用于抗高频干扰。Cl、C2、C3可选电解电容。C4则选瓷片电容、云母电容等高频电容。C4的取值范围在0.01-0.1uF之间任一值皆可。电源的本身功耗主要集中于T2,且随着输入电压升高而增大。T1由于管压降只有0.4V左右,所以管耗较低。T1为开关管,它的管耗不随输入电压的变化而变化,只与电源的输出电流有关。元器件选择见电路元器件表。

对原理图而言,在印制板图中没有电源插孔DC、整流二极管D、电池BATTERY和开关K,多了IN和OUT两个接插件。其中JN插座插从开关K处输入的电源插头.OUT插座插输出给单片机系统的电源插头。原理图中的其余元件则固定在电路板外的电源盒上,电路由接插件连接。下图是印制板电路图。

在制作电路时,要注意开关K的选择,一般地说拿起开关,合上时能听到“卡嗒”,一声,“卡嗒”声清脆则表示开关中的弹簧有力,可保证开关合上的时间远小于0.5s。电池组电压应在7~18V之间。四节干电池的额定电压为6V.故如用干电池供电则应用五节干电池。除去T1、T2、D共不到2V的管压降后,电池仍可向单片机系统正常供电。

若要加大电路的输出电流,要修改T1三极管。当输出电流增大或电源输入电压较高时,视情况应为T2加装散热片。同时也要考虑电池的供电能力。此电路最好与单片机控制系统做在一起而不是作单独的电源使用。

单片机usb供电电路原理图(二)

功率放大电路中的前置放大器,一般都采用双电源供电,即对称的正负电源供电。业余制作时,会碰到手头无双电源的情况,这就给制作带来困难。本例介绍利用TDA2030将单电源转换为双电源给前置放大器NE5532供电。

TDA2030(IC1)是一种高效的运算放大器,利用它的互补输出就可将单极J跬电源转换成所需要的双极性电源。在图中阻值相等的R1、R2形成一个分压器,分压器的中点接到IC1运算放大器的同相输人端,且IC1接成电压跟随器,使“0”端和“0′”端电位相等。“0′”端又是虚地点,它与输入电源的接地端完全隔离。C2、C3分别为正、负电源的滤波电容。正电源从C2的“+”端输出,加到IC2(NE5532)的8脚;负电源从C3的“-”端输出,加到IC2(NE5532)的4脚;“0”端为IC2的接地端。

单片机usb供电电路原理图详解

单片机usb供电电路原理图(三)

具有快充功能兼向负载供电的电源供电电路,符合于一般使用要求,输出电压为5V,输出电流最大为500mA,待机状态下该装置的电源电流仅为10μA;在给负载供电的同时能对电池充电,充电到一定电压值时自动终止。电路如图所示。

单片机usb供电电路原理图详解

具有快充功能的电源供电电路

电路工作原理:该电路采用MAX712作为NiMH电池充电控制器,其输人电压范围为电池电压E±(1~20)V,最小为5V,可对1~16只电池串联充电,具有给负载供电的同时进行充电的功能。具有从快速充电到涓流充电自动转换的特点。该装置中,根据电池的容量(1.6A·h)设置电池数量(1.2V&TImes;6)和定时(264min),输人电压约为+12V。快充电流可通过调整R0得到。考虑到电池内阻的影响,当快充电流为500mA时选用R0为0.39Ω,涓流充电电流约为60mA。

工作过程:+12V电压由VD6~VD9整流、C5滤波获得。通电后充电控制器首先进人快充模式,定时器启动,快充电流为500mA左右;当充电电流趋于稳定或到定时时间时,充电控制器自动切换到涓流充电模式,以避免因过充导致电池损坏。充电电路在给电池充电。

单片机usb供电电路原理图(四)

基于USB供电采用ADuC7061和外部RTD构建的的温度监控器

如下图所示,电路完全通过USB接口供电。利用2.5V低压差线性稳压器ADP3333可将USB接口提供的5V电源调节至2.5V,进而向ADuC7061提供DVDD电压。ADuC7061的AVDD电源经过额外滤波处理,如下图所示。在线性稳压器的输入端也放置一个滤波器,对USB电源进行滤波。

本应用中用到ADuC7061的下列特性:

1.内置可编程增益放大器(PGA)的24位Σ-Δ型主ADC:PGA的增益在本应用的软件中设置为32.

2.可编程激励电流源,用来强制受控电流流经RTD:双通道电流源可在0μA至2mA范围内以200μA步进配置。本例设置为200μA.

3.ADuC7061中ADC的外部基准电压源:对于本应用,我们采用比率式设置,将一个外部基准电阻(RREF)连接在外部VREF+和VREF-引脚上。或者,也可以在ADuC7061中提供1.2V内部基准电压源。

4.ARM7TDMI?内核:功能强大的16/32位ARM7内核集成了32kB闪存和SRAM存储器,用来运行用户代码,可配置并控制ADC,通过RTD处理ADC转换,以及控制UART/USB接口的通信。

5.UART:UART用作与PC主机的通信接口。

6.两个外部开关用来强制该器件进入闪存引导模式:使S1处于低电平,同时切换S2,ADuC7061将进入引导模式,而不是正常的用户模式。在引导模式下,通过UART接口可以对内部闪存重新编程。

本电路使用的RTD为100Ω铂RTD,型号为EnercorpPCS1.1503.1.它采用0805表贴封装,温度变化率为0.385Ω/°C。

请注意,基准电阻RREF应为精密5.62kΩ(±0.1%)电阻。

ADuC7061的USB接口通过FT232RUART转USB收发器实现,它将USB信号直接转换为UART。

除下图所示的去耦外,USB电缆本身还应采用铁氧体磁珠来增强EMI/RFI保护功能。本电路所用铁氧体磁珠为TaiyoYuden#BK2125HS102-T,它在100MHz时的阻抗为1000Ω。

本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能,必须采用适当的布局、接地和去耦技术。

单片机usb供电电路原理图详解

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