第2讲智能车电源设计

1、第二讲第二讲智能车电源设计智能车电源设计智能车电源：智能车电源：7.2V、2A/h的可充电鎳镉蓄电池。的可充电鎳镉蓄电池。全部硬件电路需要的电源：全部硬件电路需要的电源： 7.2 V电源电源 后轮电机驱动模块电源后轮电机驱动模块电源 5V电源电源 单片机、信号调理电路，部分接口电路，单片机、信号调理电路，部分接口电路，要求电压稳定，电流大于要求电压稳定，电流大于500mA 6 V电源电源 舵机电源，工作电流几十毫安，对电压舵机电源，工作电流几十毫安，对电压无需十分稳定无需十分稳定 912 V电源电源 CCD/CMOS图像传感器（道路检测）图像传感器（道路检测） 2 V电源电源 LED红外发光管

2、（道路检测）红外发光管（道路检测） 3.3 V电源电源 飞思卡尔公司的飞思卡尔公司的MC7230加速度传感加速度传感器电源（进行后轮打滑检测）器电源（进行后轮打滑检测） 可靠电源是车模各部分硬件稳定工作的基础可靠电源是车模各部分硬件稳定工作的基础智能车电源智能车电源鎳镉可充电电池的使用注意事项鎳镉可充电电池的使用注意事项 鎳镉可充电电池特点：鎳镉可充电电池特点： 价格便宜，技价格便宜，技术成熟，瞬间大电流供电能力强。术成熟，瞬间大电流供电能力强。 单个鎳镉可充电电池只有单个鎳镉可充电电池只有1.2V，7.2V由由6个鎳镉电池串联组成，其标称容量个鎳镉电池串联组成，其标称容量为为2000 mAh

3、, 即可以即可以2A电流供电电流供电1小小时。时。电池充电：电池充电： 1.5A恒流充电需要恒流充电需要1小时小时30分钟左右，分钟左右，充满电时电压约充满电时电压约910V，过充并没有出现，过充并没有出现下降沿，因此不能使用下降沿，因此不能使用V作为充满电的作为充满电的指示。指示。 当电池电压低于当电池电压低于6V需停止使用，切断电需停止使用，切断电路，以保护鎳镉可充电电池。如果因短路路，以保护鎳镉可充电电池。如果因短路或过度放电使电池电压远低于或过度放电使电池电压远低于6V，说明电，说明电池已经损坏，不要再使用或充电。池已经损坏，不要再使用或充电。直流电变压方法 蓄电池蓄电池直流电动机直流

4、电动机直流发电机直流发电机 电子稳压器，斩波器（开关电源）稳压电路设计稳压电路设计电路方案电路方案1. 串联稳压电路：耗能大串联稳压电路：耗能大2. 开关稳压电路：损耗小开关稳压电路：损耗小一一 串联稳压电路串联稳压电路 电气原理图电气原理图 稳压二极管组成基准电压源值，调节运放放大倍数可以改变输出电压。 不足之处：耗电较大。 由由W7800系列组成的稳压电路系列组成的稳压电路电压可调电路电压可调电路二二 开关稳压电路开关稳压电路 开关稳压原理开关稳压原理 如果在一个周期如果在一个周期T T 中中, ,改变开关的通断时间比，改变开关的通断时间比，脉冲的宽度脉冲的宽度就改变，在就改变，在负载上的

5、电压和电流平均负载上的电压和电流平均值就可以调节，实现直流值就可以调节，实现直流电的调控。这种以通断方电的调控。这种以通断方式调节直流电能的过程称式调节直流电能的过程称之谓直流斩波或直流脉宽之谓直流斩波或直流脉宽调制调制PWM PWM 。 直流降压斩波电路直流降压斩波电路（Buck Chopping） 式中：式中：T T为开关周期；为开关周期； 占空比，或称导通比。占空比，或称导通比。改变占空比改变占空比，可以调，可以调节直流输出平均电压的节直流输出平均电压的大小。因为大小。因为11， U UddE E，故该电路是降压，故该电路是降压斩波。斩波。EETTETTTUonoffonond直流升压斩

6、波电路直流升压斩波电路(Boost Chopping)1EUd直流升压斩波电路直流升压斩波电路(Boost Chopping) 电路两种工作状态电路两种工作状态。状态一状态一 在开关管在开关管T T导通时，导通时，电流经电感电流经电感L L、T T流通，流通， i iL L上升上升, , 电感储能。电感储能。负载负载 R R 由电容由电容 C C 提供电流，二极管的作用是阻提供电流，二极管的作用是阻断电容经开关管断电容经开关管 T T 放电的回路。放电的回路。状态二状态二 在在T T关断时，二极管关断时，二极管D D导通，电容导通，电容C C在电在电源源E E和电感反电动势和电感反电动势的共同

7、作用下充电，电感释放的共同作用下充电，电感释放储能，电流储能，电流i iL L从从I I0202下降，下降，i iL L同时提供电容的充电电同时提供电容的充电电流和负载电流流和负载电流i iR R。如果电容足够大，电容两端电压。如果电容足够大，电容两端电压u ud d波动不大波动不大, ,负载负载R R的电流是连续的。的电流是连续的。 )，负载R的电流iR是连续的。直流升降压斩波电路直流升降压斩波电路 直流升降压斩波电路直流升降压斩波电路 当当00.500.5时，时，U Ud d E E, , 在在0.510.5 E E, , 因此调节占空比因此调节占空比，电路既可以，电路既可以降压也可以升压

8、。降压也可以升压。 EUd1TPS73XX系列开关稳压芯片系列开关稳压芯片的电源设计的电源设计 美国美国TI公司微功耗、低压差电源管理公司微功耗、低压差电源管理芯片，芯片， 有有2.5、3、3.3、4.85、5V几种固定电几种固定电压输出和一种可调电压输出，压输出和一种可调电压输出， 输出电流限制在输出电流限制在1A左右，左右，TPS7350在在100mA时只有时只有35mV压差。压差。芯片规格芯片规格 TPS7325 输出电压输出电压2.5V TPS7303 输出电压输出电压3.0V TPS7333 输出电压输出电压3.3V TPS7348 输出电压输出电压4.85V TPS7350 输出电

9、压输出电压5V TPS7301 输出电压输出电压1.29.75V使用注意事项：使用注意事项： 由于热损失小，基本上可以不考虑散热器。由于热损失小，基本上可以不考虑散热器。 芯片芯片SENSE端直接连接输出端端直接连接输出端Vo，并且接，并且接线尽可能短，以减小噪声，不推荐在线尽可能短，以减小噪声，不推荐在SENSE端和输出端端和输出端Vo之间接之间接RC滤波器。滤波器。 TPS7350通常不需要输入滤波电容，如果电通常不需要输入滤波电容，如果电源离源离TPS7350有几英寸，使用陶瓷旁路电容有几英寸，使用陶瓷旁路电容可以改善动态响应和有利降低噪声。为了保可以改善动态响应和有利降低噪声。为了保持

10、输出电压稳定性，一般在输出端接持输出电压稳定性，一般在输出端接10F旦旦电容即可。电容即可。 TPS7350集成了电源复位电路，将集成了电源复位电路，将RESET引引脚接至脚接至HCS12DG128B的复位引脚，可以代的复位引脚，可以代替通常使用的替通常使用的MC34064复位芯片。复位芯片。 舵机电源舵机电源 舵机需要舵机需要6V电源，使用电源，使用TPS7350，只要增加二只要增加二个二极管，个二极管，提供对地电提供对地电位，即可以位，即可以得到得到6V输出。输出。 保证保证TPS3750TPS3750输出输出5V5V，电源至少需要，电源至少需要6.7V6.7V以上，以上，在大电流时由于在

11、大电流时由于TPS3750TPS3750最大输出电流最大输出电流500mA, 500mA, 可可以用多片并联，输入，输出分别连接起来。以用多片并联，输入，输出分别连接起来。大电流电源大电流电源芯片并联芯片并联LM2940 低压差正电压稳压器 LM2940T5.0 输入6.25VIN26V 输出 5V 1A LM2940T12 输入13.6VIN6.5V,输出5V LM1085T-12 输入6.5V,输出12V原理图外 形LM1085开关电源开关电源LM2575 1、有、有3.3、5、12、15伏，及可以调整输出伏，及可以调整输出电压的版本可供选择。比如本文介绍的电压的版本可供选择。比如本文介绍

12、的 LM2575T-5.0 P+ , 就是固定输出就是固定输出5V电压。电压。 2、可调整输出的电压版本输出电压是、可调整输出的电压版本输出电压是1.37到到37伏伏 (HV版本可达版本可达57V) 3、最大输出电流、最大输出电流1A 4、输入电压最高、输入电压最高40V (HV版本最高版本最高60V) 5、只需要、只需要4只外围元件只外围元件 6. 内部振荡频率为内部振荡频率为52K 7. TTL关闭功能，待机状态极低功耗。关闭功能，待机状态极低功耗。 8.使用高可靠的标准电感使用高可靠的标准电感 (330uH)9、温度及电流限制保护、温度及电流限制保护10、+版本提供增加的测试功能。版本提

13、供增加的测试功能。 （1N5819是最高耐压是最高耐压40V的肖特基二极管）的肖特基二极管） 内部结构图：内部结构图： 主要电源稳压芯片主要电源稳压芯片1 序号芯片型号输出电压特点序号芯片型号输出电压特点 1 LM780551 LM78055串联稳压，输入电压需大于串联稳压，输入电压需大于7V7V 2 LM2575, LM257652 LM2575, LM25765开关稳压，输入大于可低开关稳压，输入大于可低至至6.5V6.5V 3 LM2940-553 LM2940-55串联稳压，工作要差可小于串联稳压，工作要差可小于0.5V0.5V 4 LM1117- ADJ2.854 LM1117- A

14、DJ2.855 5 可调整输出可调整输出800 mA800 mA电电流压差可小于流压差可小于1.2V1.2V 5 LM780665 LM78066串联稳压串联稳压 6 LM1085, LM108456 LM1085, LM10845串联稳压，串联稳压，3A,1.5V3A,1.5V压差压差主要电源稳压芯片主要电源稳压芯片2 7 TPS73502.5 7 TPS73502.5 5 5低压差稳压芯片，低压差稳压芯片，35mV/100mA35mV/100mA 8 MC34063API3 40V8 MC34063API3 40V开关稳压，可构成升开关稳压，可构成升压、降压斩波电路压、降压斩波电路 9 M

15、AX63859 MAX6385开关稳压，压差可以低至开关稳压，压差可以低至1V1V 10 MAX758A510 MAX758A5开关稳压，输入电压宽：开关稳压，输入电压宽：4 416V16V 11 MAX734, MAX6321211 MAX734, MAX63212开关稳压，输入电压开关稳压，输入电压 4.754.7512V12V 12 pc24A05512 pc24A055输出输出2A2A时，压差小于时，压差小于1V1V 13 MC339895V13 MC339895V可调整串联稳压，低压差，可可调整串联稳压，低压差，可以提供两路稳压电源以提供两路稳压电源实验稳压电路 7.2V / 5V

16、7.2V / 5V 单片机电源单片机电源LM7940T5 芯片结构芯片结构12 V 12 V 电源电源 MC3463 ，LM2940MC34063MC34063 单片双极型线性集成电路，专用于单片双极型线性集成电路，专用于直流直流- -直流变换器控制部分。直流变换器控制部分。 片内包含有温度补偿带隙基准源、片内包含有温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关，能输出器和大电流输出开关，能输出1.5A1.5A的开关电流。的开关电流。 它能使用最少的外接元件构成开关它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电式升压变换器、降压式变换器和电源反向器。源反向器。特点：特点： * *能在能在3.0-40V3.0-40V的输入电压下工作的输入电压下工作 * *短路电流限制短路电流限制 * *低静态电流低静态电流 * *输出开关电流可达输出开关电流可达1.5A1.5A（无外接（无外接三极管）三极管） * *输出电压可调输出电压可调 * *工作振荡频率从工作振荡频率从100HZ100HZ到到100KHZ100KHZMC34063MC34063引脚图及原理框图引脚图及原理框图 MC34063升压变换器电路升压变换器电路 12V升压实验电路 电源板制作程序电源板制作程序目目