MP4播放器電源電路畢業(yè)設(shè)計

1、 . 分類號：UDC：D10621-408-(2006)0446-0密 級：公 開 編 號：2002022399信息工程學院學位論文MP4播放器電源電路設(shè)計 / 32畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全

2、了解大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部容。作者簽名： 日 期：學位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者

3、簽名： 日期： 年 月 日學位論文使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日MP4播放器電源電路設(shè)計摘 要電源技術(shù)是目前電子產(chǎn)品研究的熱點課題。它是任何電子設(shè)備的核心部分之一。開關(guān)電源又是電源部分的重點.工作在開關(guān)狀態(tài)，因此具有損耗小、效率高、體積小、重量輕的優(yōu)點。 本課題主要介紹了凌陽(

4、SUNPLUS)的536方案,LCD屏的驅(qū)動電路與FLASh,視頻,音頻等其它各個部分的供電.主要是開關(guān)電源中的DC-DC轉(zhuǎn)換電路.LDO電路、典型的升壓并聯(lián)型開關(guān)電路.關(guān)鍵詞: 開關(guān)電源DC-DC LDO 控制電路The MP4 broadcasts the machine -power supply electric circuit designAbstract Power supply technique is investigative a little bit hot lesson in product in current electronics.It is one of the

5、core parts any electronics equipments .The switch power supply is power supply part of points again.Work in the switch appearance,Therefore have to the advantage of theexhaust small,highefficiency, smallphysical volume and lightweight . This lesson was main to introduce the SUNPLUS of 536 project,Mp

6、4 main power supply electric circuit design,The LCD holds of drive the electric circuit,And FLASh, VEDIO、AUDIO、 etc, other each part of power supplies.Is a switch DC- DC in the power supply primarily conversion electric circuit,The electric circuit ofLDO, Rise to press to merge the type switch elect

7、ric circuit typically.Key words:The Switch PowerDC-DC LDO Control electric circuit目 錄 論文總頁數(shù)：25引言1.mp4播放器簡述1.1MP4的定義與分類1.2 mp4播放器框圖如圖1-12mp4播放器電源電路設(shè)計2.1 電源的發(fā)展與其應(yīng)用2.2 MP4電源總體設(shè)計2.3 mp4播放器電源電路設(shè)計2.3.1 MP4播放器主電源電路的選型2.3.3DC-DC主電源電路的設(shè)計2.3.4 mp4的輸入電壓轉(zhuǎn)換方式2.3.5視頻部分的電路設(shè)計2.3.9時鐘供電部分和電池電壓檢測2.3.10 TPS62046開機電路設(shè)計3

8、.mp4充電電路設(shè)計3.1mp4供電的鋰電池工作原理3.2充電芯片的選型3.3充電芯片介紹3.4充電電路原理4防干擾和PCB布線結(jié)論參考文獻致聲明MP4播放器電源電路設(shè)計引 言MPEG（運動圖像專家小組）是ISO/IEC 的一個工作組，負責制定有關(guān)活動圖像、視頻、音頻與其組合的壓縮、解壓縮、處理和編碼等方面的技壓縮技術(shù)的革命.MPEG4-壓縮標準構(gòu)成由DMIF(TheDellivery Multimedia Integration Framework） 即多媒體傳送整體框架、 數(shù)據(jù)平面、 (可以分為兩部分：傳輸關(guān)系部分和媒體關(guān)系部分)緩沖區(qū)管理和實時識別 、音頻編碼、 視頻編碼組成. 利用這種

9、標準制作的MP4 成為了一種新的消費類電子產(chǎn)品便攜式MP4 播放器，它具有極大的市場前景. 本課題的主要目標就是以凌陽(SUNPLUS)公司的536方案為核心，研究MP4播放器各個組成部分的的電源電路設(shè)計.電源是任何系統(tǒng)的核心部分,而對于電源的發(fā)展來說由最開始的線形電源發(fā)展到現(xiàn)在的開關(guān)電源.線形電源有其固有的穩(wěn)定性仍然沿用至今,而今開關(guān)電源以體積小、重量輕、效率高、抗干擾能力強成為電源的主流.而本次課題設(shè)計的電源根據(jù)成本,效率與其實際情況主電源電路和TFT屏的驅(qū)動電路采用了開關(guān)電源,而也有少部分采用了LDO電路的設(shè)計. 論文首先簡要介紹了MPEG系列國際標準音頻、視頻編解碼技術(shù)的發(fā)展， 與其近

10、幾年MP4的發(fā)展趨勢與其市場行情,進而介紹了MP4播放系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu)，然后簡要介紹了電源的發(fā)展.在重點介紹本次課題的核心MP4 播放器電源部分的設(shè)計.在設(shè)計這部分電路時先重點介紹了主電源電路的設(shè)計.然后對各個部分的供電電路設(shè)計與其芯片的選取作了詳細的介紹.最后介紹了電源部分的布線和防干擾.1.mp4播放器簡述1.1MP4的定義與分類 PMP, 全稱是Portable Media Player, 國普遍稱為MP4。MP4（也叫MPEG-4）是MPEG格式的一種，是活動圖像的一種壓縮方式。通過這種壓縮，可以使用較小的文件提供較高的圖像質(zhì)量，是目前最流行（尤其在網(wǎng)絡(luò)中）的視頻文件格式之一。它是超低

11、碼率運動圖像和語言的壓縮標準，用于傳輸速率低于64Mbps的實時圖像傳輸，它不僅可覆蓋低頻帶，也向高頻帶發(fā)展。MP4為多媒體數(shù)據(jù)壓縮提供了個更為廣闊的平臺，它更多定義的是一種格式、一種架構(gòu)，而不是具體的算法。 MP4播放機大多為手持式MP4播放機，它們的共同特點是攜帶方便、體積小巧，能夠播放視頻和音頻文件（盡管它們支持的視頻和音頻文件格式各不一樣），并使用USB能夠很方便地將視頻文件下載到設(shè)備中進行播放，通常這類設(shè)備還自帶LCD屏幕，以滿足觀看視頻的需要。從MP4播放機最重要的存儲介質(zhì)角度來說，我們又可以按照性質(zhì)的不同將MP4播放機分為幾種大的類型。閃存式MP4播放機相對于硬盤式MP4播放機來

12、說，閃存式MP4播放機是以Flash Memory作為存儲介質(zhì)的，一般來說它的存儲容量不會太大，普遍在1GB以下，不同于MP3式的視頻播放機，這種MP4播放機一般支持外接閃存卡擴充（大多是SD卡），并且功能多樣，使用的顯示屏幕也明顯好于MP3式產(chǎn)品。但同硬盤MP4播放機相比，這種MP4播放機的體積小巧，并且電池持續(xù)的時間一般比較長，加上價格一般不貴，因此也受到很多用戶的歡迎。硬盤式MP4播放機硬盤式MP4播放機應(yīng)該說是現(xiàn)階段的主流產(chǎn)品，在產(chǎn)品數(shù)量上也占絕對的優(yōu)勢。它的部結(jié)構(gòu)一般用專門的MP4解碼芯片構(gòu)成，這些芯片通常都是一個芯片組，包括了音頻解碼、視頻解碼、數(shù)據(jù)傳輸和控制等功能。很多高級一點的

13、芯片還包括了諸如數(shù)碼相機伴侶等高級功能。再加上專門的1英寸或0.8英寸的大容量微硬盤（容量通常在20GB左右），使得視頻文件的存儲和播放都沒有問題。從功能上說，這類MP4播放機甚至可以擁有小型的操作系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)跟PDA差不多的功能（如查詢、游戲、瀏覽和上網(wǎng)等），這是現(xiàn)階段最接近真正意義上的MP4播放機，也是高檔MP4播放機的主流結(jié)構(gòu)。要注意的是，高檔的硬盤式MP4播放機通常采用了26萬色的TFT屏幕，能夠比較清晰地播放視頻文件，且屏幕的色彩效果較好。1.2 mp4播放器框圖如圖1-1LCD 視 頻 部 分LCD驅(qū)動 主控芯片CPU音頻芯片按鍵輸入輸出電路喇叭 功放 USB接口FLAShsdr

14、amSD卡電源DC-DCLDO低電壓檢測電路圖1-12mp4播放器電源電路設(shè)計2.1 電源的發(fā)展與其應(yīng)用電子技術(shù)的飛速發(fā)展，作為電子系統(tǒng)心臟的電源也獲得了空前進展。開關(guān)電源和線性電源是現(xiàn)代電子電源發(fā)展的兩個主要方面，開關(guān)電源以功耗小、效率高、體積小、重量輕的優(yōu)勢幾乎席卷了整個電子界，而線性電源則以其固有的穩(wěn)定性仍占有一席之地。為了順應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)備對多種電壓和電流的需求，在滿足體積小、重量輕、效率高、抗干擾能力強的同時，還應(yīng)有更好的可靠性和經(jīng)濟性。電源是電子設(shè)備不可缺少的組成部分， 隨著全球?qū)δ茉磫栴}的重視，電子產(chǎn)品的耗能問題將愈來愈突出，如何提高供電效率成為一個急待解決的問題。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)

15、壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，但它存在著效率低（只有40%50%）、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高與調(diào)整圍小等缺點。為了提高效率，人們研制出了開關(guān)式穩(wěn)壓電源，它的效率可達85%以上，穩(wěn)壓圍寬，除此之外，還具有穩(wěn)壓精度高、不使用電源變壓器（工頻變壓器）等特點，是一種較理想的穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源因具有重量輕、體積小、效率高、穩(wěn)壓圍寬等優(yōu)點，在電子電氣、控制、計算機等許多領(lǐng)域的電子設(shè)備中得到了廣泛的使用。開關(guān)電源不斷向更高的集成度發(fā)展并對中、小功率開關(guān)電源實現(xiàn)單片集成化。TOPSwitch（Three-terminal Off-line PWM Switch）單片開關(guān)電源是美國PI (Power

16、Integration ) 公司于上世紀90 年代中期推出的新型高頻開關(guān)電源芯片，被譽為"頂級開關(guān)電源"，它僅用了3 個管腳就將脫線式開關(guān)電源所必需的具有高壓N溝道功率MOS 場效應(yīng)管、電壓型PWM 控制器、100kHz 高頻振蕩器、高壓啟動偏置電路、基準電壓、用于環(huán)路補償?shù)牟⒙?lián)偏置調(diào)整器、誤差放大器和故障保護功能塊等全部集成在一起了。采用TOPSwitch 器件的開關(guān)電源與分立的MOSFET 功率開關(guān)與PWM 集成控制的開關(guān)電源相比，具有電路結(jié)構(gòu)簡潔、成本低廉、性能穩(wěn)定、制作與調(diào)試方便, 自保護完善等優(yōu)點。在便攜式電子產(chǎn)品中，開關(guān)穩(wěn)壓電源主要指DC/DC變換器。由于器件中

17、有一個工作在開關(guān)狀態(tài)的晶體管（一般是MOSFET），故稱為開關(guān)電源。開關(guān)管工作于飽和導通與截止兩種狀態(tài)，所以開關(guān)管管耗小并且與輸入電壓大小無關(guān)，效率較高（一般可達8095%）-DC/DC變換器IC可以組成升壓式（Vout>Vin）、降壓式（Vout-大多數(shù)便攜式電子產(chǎn)品的工作電流在300mA以下，所以很少用到降壓式DC/DC變換器。降壓式主要用于工作流大于1A以上的場合，如筆記本式計算機等。當要求輸出電壓中紋波、噪聲特別小的場合，輸入輸出電壓差不大，輸出電流不大于100mA時采用微功耗、低壓差（LDO）線性穩(wěn)壓器是最合適的。例如，采用3節(jié)鎳鎘、鎳氫電池或采用1節(jié)鋰離子電池，輸出3.03.

18、3V電壓，工作電流小于100mA時，電池壽命較長，并且有較高的效率.結(jié)合本次電路設(shè)計的特點主要采用開關(guān)電源的DC/DC變換器,在結(jié)合成本與其實際情況對噪聲要求很高的視頻也采用了LDO電源.2.2 MP4電源總體設(shè)計本設(shè)計是基于對mp4產(chǎn)品在實際應(yīng)用中所有功能塊耗電的程度的不同而不斷改進,優(yōu)化,測試而設(shè)計出來的低功耗,低成本的,實用性強的應(yīng)用電路.電源管理包括鋰電池充電,電量檢測以與將電池電壓轉(zhuǎn)換成各個模塊所需的工作電壓.由于熱功耗電源轉(zhuǎn)換效率不能達100%,因此首先從整體看各個模塊(TFT屏,存儲器,視頻,音頻,游戲部分)所需的電壓,在結(jié)合實際成本與其轉(zhuǎn)換效率對主電源與其其它部分進行選擇.2.

19、3 mp4播放器電源電路設(shè)計2.3.1 MP4播放器主電源電路的選型便攜式產(chǎn)品電源管理的發(fā)展趨勢來看，需要考慮以下幾個問題：1. 電源設(shè)計必須要從成本、性能和產(chǎn)品上市時間等整個系統(tǒng)設(shè)計來考慮；2. 便攜產(chǎn)品日趨小巧輕薄化，必需考慮電源系統(tǒng)體積小、重量輕的問題；3. 選用電源管理芯片力求高集成度、高可靠性、低噪聲、抗干擾、低功耗，突破散熱瓶頸，延長電池壽命；4. 選用具有新技術(shù)的新型電源芯片進行方案設(shè)計，這是保證產(chǎn)品先進性的基本條件，也是便攜產(chǎn)品電源管理的永恒追求。mp4是便攜產(chǎn)品中的一種,它常用電源管理芯片包括：低壓差穩(wěn)壓器(LDO)、基于電感器儲能的DC/DC轉(zhuǎn)換器(降壓電路Buck、升壓電

20、路Boost、降壓-升壓變換器Buck-Boost)、基于電容器儲能的電荷泵、電池充電管理芯片、鋰電池保護IC。 基于上述要求.在結(jié)合實際成本,本款是采用的SUNPLUS(凌陽)的536方案.類型是當今市場上比較流行的閃存MP4.具有攜帶方便、體積小巧的特點。主電源管理芯片是采用的RT9901。2.3.2 DC-DC主電源芯片的介紹電源是整個電路的非常重要部分,要使整個系統(tǒng)得到穩(wěn)定的電壓.高效的轉(zhuǎn)化效率,在結(jié)合mp4播放器各個模塊所需求的供電電壓 ,此電路采用了RT9901為電源核心芯片.電源管理芯片RT9901是用于數(shù)碼產(chǎn)品供能的管理芯片，它集成了一個高效率的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換單元，兩個主要

21、的高效率降壓轉(zhuǎn)換單元，一個電荷泵，電壓檢測，低電池檢測單元等。下圖為RT9901芯片的外部引腳圖。如圖2-1：圖2-1以下對芯片各個引腳功能如下表：該芯片部結(jié)構(gòu)如圖2-2：圖2-2RT9901 是四通道直流/ 直流轉(zhuǎn)換器: CH1: 升壓部分(由EN1、VDD1、LX1、PGND1、COMP1、FB1組成).VDD1輸入電壓在使能端EN1允許下,輸入到芯片中,在經(jīng)過LX1輸出,而LX1近端加入4.7UH的升壓電感主要起儲能作用,在由LX1近端通過一個二極管在電路中起電壓保護的作用.FB1端通過與LX1輸出端接入600K,100K的電阻分壓,并與100PF的電容夠成電壓反饋電路.當電壓低于0.4

22、V時芯片進行低壓保護,當電壓高于1.2V時進行過壓保護,PGND1作為CH1的接地端,COMP1接入20K的電阻和4700PF的電容作為CH1的電壓補償端.整個功能在輸出斷輸出5V的電壓供給USB,等5V需求模塊供電電壓.CH2: 降壓部分,由EN2,VDD2,LX2,PGND2,COMP2,FB2組成VDD2輸入電壓在使能端EN2允許的條件下輸入到芯片中,在經(jīng)過LX2輸出.為了達到為芯片提供1.8V的電壓,在LX2端我們加入了4.7uH的降壓與濾波電感在由LX2近端通過一個二極管在電路作為電壓保護.FB2端通過與LX1輸出端接入600K,100K的電阻,100PF的電容夠成電壓反饋電路.當電

23、壓低于0.6V時芯片進行低壓保護,當電壓高于1.4V時進行過壓保護;PGND2作為CH2的接地COMP2接入30K的電阻和1000PF的電容作為CH2的電壓補償端.整個部分輸出1.8V的電壓.分壓中同步的電流模式 直流/直流和在的以電力驅(qū)動的 MOSFET 的轉(zhuǎn)換器 , 電流限制,短路和過電壓保護和高的效率為寬的載入圍控制。CH3: 降壓部分(由EN3,VDD3,LX3,PGND3,COMP3,FB3組成).VDD3輸入電壓在使能端EN3允許的條件下輸入到芯片中,在經(jīng)過LX3輸出.為了達到主芯片提供3.3V的電壓.在LX3端我們加入了4.7uH的降壓與濾波電感在由LX3近端通過一個二極管在電路

24、作為電壓保護.FB3端通過與LX1輸出端接入600K,100K的電阻,并與100PF的電容夠成電壓反饋電路.當電壓低于0.6V時芯片進行低壓低壓保護,當電壓高于1.4V時進行過壓保護.PGND3作為CH3的接地端,COMP2接入30K的電阻和1000PF的電容作為CH3的電壓補償端.整個部分輸出3.3V的電壓. CH4: 電荷泵直流/直流轉(zhuǎn)換器。(由VDDC,CX,CPFB,ENM組成）在ENM的允許電壓下VDDC輸入電壓當操作系統(tǒng)在備用狀態(tài)時，由CX給微控提供小的電流RT9901中包括了一個0.8V的低電池電壓控制器.RT9901芯片性能與特征:1、1.5V-5.5V的電池輸入與電壓輸出圍，

25、主要的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換功能。2、90%以上的高效利用率，2.6A，0.3歐姆的部電源開關(guān)。3、致兩個DC-DC降壓轉(zhuǎn)換單元，以94%的效率輸出0.85.5V的工作電壓。4、致0.8V的電壓檢測，高于1.4MHz頻率開關(guān)，程序軟啟動功能。5、獨立的使能腳，短路保護，過壓保護以與外部擴展網(wǎng)絡(luò)。6、QFN-32的封裝，使得芯片體積更小。從各項性能測試分析中可以看出，RT9901電源芯片能達到90%以上的升壓輸出功率以與94%以上的降壓輸出功率。同時，芯片電壓受外部溫度的影響也很小，在輸入電壓、電流發(fā)生突變的時候也能夠達到穩(wěn)定輸出，所以整個芯片在優(yōu)化設(shè)計的過程中能滿足本設(shè)計要求.典型應(yīng)用電路如圖2-

26、3:圖2-32.3.3DC-DC主電源電路的設(shè)計 由于mp4體積較小,部是用一塊小電池來做電源,對于市場選擇來說具有較長使用壽命的電池是必然的趨勢.通過電源管理技術(shù)來提高電池的使用時間.因此電源管理芯片起著非常重要的作用.而mp4播放器各個部分所需求的電壓大小為5.0V的usb、TFT屏、3.3V的比較多如音頻部分,SD卡等、視頻部分.1.8V的攝象.cpu部分采用了3.3V,也用了1.8V,再結(jié)合RT9901電源芯片的特性.采用RT9901電源芯片作為核心芯片.原理圖如2-4所示:圖2-42.3.4 mp4的輸入電壓轉(zhuǎn)換方式mp4的輸入電壓有兩種方式:一是5V左右的直流電源的輸入,二是鋰電池

27、輸入.這兩種方式轉(zhuǎn)化的電路如圖2-5所示:圖2-5當插入5V的DC時給場效應(yīng)管Q6的柵極送一個高電平,此時管子截止由直流電源供電,當未插入5V的DC時給效應(yīng)管的柵極送一個低電平,此時管子導通由電池供電.2.3.5視頻部分的電路設(shè)計 1、RT9167-33CB芯片簡介如圖2-6所示：圖2-6 2 、電路設(shè)計與其原理視頻部分對噪聲要求很高.當要求輸出電壓中紋波、噪聲特別小的場合，輸入輸出電壓差不大，輸出電流不大于100mA時采用微功耗、低壓差（LDO）線性穩(wěn)壓器是最合適的。此電路就是采用RT9167-33CB芯片來將輸入電壓降壓為3.3V來為視頻部分供電.啟動視頻部分時由主芯片檢測到信號發(fā)出一個信

28、號使該芯片工作輸出3.3V的電壓.是非常典型的LDO供電電路.另外，線性穩(wěn)壓電源外圍元件最少、輸出噪聲最小、靜態(tài)電流最小，價格也便宜。因此采用了線形降壓電路(LDO)為視頻部分供電.如圖2-7所示；圖2-72.3.6音頻部分供電音頻芯片是用的AC97,此部分所需的電壓大小為3.3V.供電是采用主電源芯片為音頻IC直接供電,因為音頻部分對信號要求很高.將RT-9901的3.3V輸出加磁珠進行高頻衰減在進行濾波處理.如圖2-8所示；圖2-8還有其它部分如視頻錄制,SD卡,FLASH都是通過這種方式供電,如圖2-9所示：圖2-9該部分的供電電壓大小都是3.3V供電.由主電壓芯片提供的輸出電壓.要得到

29、穩(wěn)定的,低頻的直流電壓,就采用了磁珠對高頻進行衰減再濾波后供給各個需求電壓芯片.注意此處選擇磁珠是因為磁珠有很高的電阻率和磁導率， 他等效于電阻和電感串聯(lián)， 但電阻值和電感值都隨頻率變化。 他比普通的電感有更好的高頻濾波特性，在高頻時呈現(xiàn)阻性，所以能在相當寬的頻率圍保持較高的阻抗，從而提高調(diào)頻濾波效果。主要用于高頻隔離，抑制差模噪聲等.2.3.7 TFT屏的電源電路設(shè)計圖2-10該屏是采用的高清晰屏,為視頻,音頻部分提供一個顯示平臺,需要13V-16V的電壓來點亮.屏的輸入電壓需要一個穩(wěn)定的可控制的,因此用了一塊控制芯片來控制該電壓,只要加了控制信號LCD EN該芯片開始工作將輸入電壓經(jīng)過濾波

30、處理后輸出.屏要能點亮還要一個驅(qū)動電路,供應(yīng)屏的背光電壓.此電路如圖2-11所示： 圖2-11該電路是在輸入TFT_IN的條件下對該電壓進行升壓.采用的是比較典型的并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路.在5V左右的輸入電壓條件下.輸出電壓VLED為16V左右.該電路的主要工作原理如下:Q9的工作狀態(tài)受基極電壓的控制,當U1為高電平時Q9飽和導通,TFT_IN通過Q9給電感L9充電儲能,充電電流幾乎線性增長;D6因承受反壓而截止;濾波電容C85和C86對負載電阻放電.當U1為低電平時,Q9截止,L9產(chǎn)生感生電動勢其方向阻止電流的變化,因而與U1同方向,兩個電壓相加后通過二級管D6對C85和C86充電.因此無論Q9

31、和D6的狀態(tài)如何.負載電流的方向不變.由分析可知它是通過電感的儲能作用將感生電動勢與輸入電壓相迭加后作用與負載進行升壓.只有當L足夠大才能進行升壓.只有當C足夠大輸出電壓的脈動才可能足夠小.當U1的周期不變時,其占空比越大輸出電壓越大.此部分的控制部分可以ZXLD1100芯片來取代.該控制芯片取代三極管這一部分的好處是可以通過軟件來調(diào)節(jié)對比度.2.3.8USB供電部分5V的輸出部分加了一個控制電路給usb接口供電如圖2-12所示:圖2-12C43處電源主芯片輸出5V的電壓.經(jīng)過濾波后由控制芯片提供,當給USB接口的第一腳插入USB接口時由CPU檢測到信號送回一個信號給LI_DISK_EN然后進

32、行PC機與CPU的信號傳輸.該芯片為RT9701.簡介如圖2-13所示:圖2-132.3.9時鐘供電部分和電池電壓檢測RTC(Real Time Clock)電路如圖2-14所示:圖2-14電池電壓檢測電路如2-16圖所示: 當開機后由BAT_DET檢測該處電壓然后連接到主芯片,由軟件來實現(xiàn)通過屏反映電量的多少看該機能否正常工作.圖2-162.3.10TPS62046開機電路設(shè)計對任何一種電子產(chǎn)品來說能否正常開機與關(guān)機是首先要考慮的因素,除開與電源電路的設(shè)計有很大關(guān)系外,開機電路的設(shè)計也起著很重要的作用,本次課題開機電路原理設(shè)電路如下圖2-27所示:圖2-17 開機電路原理: 當按下開機鍵時雙

33、二極管的第二支管子導通,場效應(yīng)管Q1的柵極得到一個低電平0,使MOS管Q1導通電池電壓送給開機芯片的輸入管腳.在輸出一個3.3V電壓供給CPU.當CPU檢測到此信號時在給POWER ON送一個高電平1使MOS管Q6導通然后維持Q1導通; 關(guān)機時再次按下POWERON鍵時CPU檢測到POWER OFF此時的信號為一個低電平時,再送給POWER ON一個低電平,使雙二極管和Q6截止,從而使MOS管Q1截止.阻止電源信號通過.3.mp4充電電路設(shè)計3.1mp4供電的鋰電池工作原理一鋰電池特性： 鋰離子電池俗稱“鋰電”，是目前綜合性能最好的電池體系。鋰離子電池負極是碳素材料，如石墨。正極是含鋰的過渡金

34、屬氧化物，如LiMn2O4. 主要特性如下:1工作電壓高。鋰離子電池的工作電壓在3.6V，是鎳鎘和鎳氫電池工作電壓的三倍。 2比能量高。鋰離子電池比能量目前已達140Whkg是鎳鎘電池的3倍，鎳氫電池的1.5倍。 3循環(huán)壽命長。目前鋰離子電池循環(huán)壽命已達1000次以上，在低放電深度下可 達幾萬次，超過了其他幾種二次電池。 4自放電小。鋰離子電池月自放電率僅為68，遠低于鎳鎘電池（2530）與鎳氫電池（3040）。 5無記憶效應(yīng)?？梢愿鶕?jù)要求隨時充電，而不會降低電池性能。 6對環(huán)境無污染。鋰離子電池中不存在有害物質(zhì)，是名副其實的“綠色電池”。鋰離子(Li-Ion)和鋰聚合物(Li-Pol)電池具

35、有重量輕，容量大，阻小的特點，因而廣泛使用。但是它又極容易損壞，如果不按照它的充電特性，可充電次數(shù)將大打折扣。鋰離子電池充電分為兩個階段：先恒流充電，到接近終止電壓時改為恒壓充電，其充電特性如圖3-1所示。圖3-1這是一種800mAh容量的電池，其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA(充電率為1C)恒流充電，開始時電池電壓以較大的斜率升壓，當電池電壓接近4.1V時，改成4.1V恒壓充電，電流漸降，電壓變化不大，到充電電流降為1/10C(約80mA)時，認為接近充滿，可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動定時器，過一定時間后結(jié)束充電)。 鋰離子電池在充電或放電過程中若發(fā)生過充、過放或過流

36、時，會造成電池的損壞或降低使用壽命。鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時會降低放電時間(部會產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量)。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流，在使用中應(yīng)小于最大放電電流。 鋰離子電池對溫度有一定要求，工廠給出了充電溫度圍、放電溫度圍與保存溫度圍。 鋰離子電池對充電的要很高的，它要求精密的充電電路以保證充電的安全。終止充電電壓精度允差為額定值的±1%(例如:充4.2V的鋰離子電池，其允差±0.042V)，過壓充電會造成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應(yīng)根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議，并要求有限流電路以免發(fā)生過流(過熱)。一般常用的充電率為0.25C1C（C

37、是電池的容量，如C=800mAh，1C充電率即充電電流為800mA）。在大電流充電時往往要檢測電池溫度，以防止過熱損壞電池或產(chǎn)生爆炸。鋰離子電池充電要求很高，要保證終止電壓精度在1%之，目前各大半導體器件廠已開發(fā)出多種鋰離子電池充電的IC，以保證安全、可靠、快速地充電.3.2充電芯片的選型為了快速地充電,得到穩(wěn)定的電壓,給據(jù)鋰電池的工作原理與其特性,要達到正常的工作并且使鋰電池得到很好的保護,再結(jié)合閃存MP4的特點選用MCP73861對電池進行充電.3.3充電芯片介紹1：充電電路芯片MCP73861，它主要是用來實現(xiàn)對鋰電池的充電控制，包括了電流狀態(tài)指示、電流檢測，電池溫度檢測與控制，高精度電

38、流電壓異?？刂频裙δ軉卧︿囯姵爻潆婋娐愤M行核心管理與控制。其芯片原理圖外觀如圖3-2所示：圖3-2、池電壓>4.1V 即進入待機模式（不作電池充電）。、電池電壓稍后低于4.1 V 即自動進入充電模式。、以上程序可避免為已充滿電池作不需要的充電，因為這會縮短電池壽命。、涓流充電功能可防止嚴重放電的電池受損。、部集成了晶體管、部集成了電流檢測、反向阻斷保護、高精度預(yù)置電壓調(diào)節(jié)： + 0.5%、可編程充電電流：最大1.2A、可編程安全充電定時器、對深度放電的電池進行預(yù)充、可選擇對電池溫度進行持續(xù)監(jiān)視、充電狀態(tài)直接輸出到LED、故障直接輸出到LED、自動關(guān)斷電源、熱調(diào)節(jié)、溫度圍：-40

39、76;C 至+85°C引腳功能表Pin Number Pin Name Pin Function1 VSET 電壓調(diào)節(jié)選擇2 VDD1 芯片輸入電源3 VDD2 芯片輸入電源4 VSS1 芯片0V 參考電壓5 PROG 電流調(diào)節(jié)設(shè)置6 THREF 電池溫度檢測偏置7 THERM 電池溫度檢測輸入8 TIMER 定時器設(shè)置9 VSS3 芯片0V 參考電壓10 VBAT1 電池充電控制輸出11 VBAT2 電池充電控制輸出12 VBAT3 電池電壓檢測13 VSS2 芯片0V 參考電壓14 EN 邏輯使能15 STAT2 故障狀態(tài)輸出16 STAT1 充電狀態(tài)輸出3.4充電電路原理該充電

40、電路主要由充電芯片,接電源的插口,電池,外圍電路幾部分組成.由于鋰離子電池能量密度高，因此難以確保電池的安全性。在過度充電狀態(tài)下，電池溫度上升后能量將過剩，于是電解液分解而產(chǎn)生氣體，因壓上升而產(chǎn)生自燃或破裂的危險；反之，在過度放電狀態(tài)下，電解液因分解導致電池特性與耐久性劣化，因而降低可充電次數(shù)。 該充電芯片的目的就是保護電池以達到正確進行充電.當插入5V的直流電源時,由10腳檢測電池的電壓從而判斷充電的狀態(tài),如果充電正常則綠色的發(fā)光二極管亮.如果充電異常.則紅色的發(fā)光二極管亮.當充電正常時由電壓檢測到充電電壓小于4.1V時恒流充電,當電池電壓接近4.1V時，改成4.1V恒壓充電.當再次檢測到電

41、壓為4.2V時停止充電.在充電時還對溫度進行檢測看溫度是否在電池所承受的溫度的圍.第5腳對充電電流進行檢測是否在正常圍之.當在充電時會給CPU一個信號來看充電是否正常.具有以下保護措施: 一、過度充電保護對鋰電池充電時，為防止因溫度上升所導致的壓上升，需終止充電狀態(tài)。此時，當超過4.2V時,即激活過度充電保護，將功率充電芯片部的MOSFET由開轉(zhuǎn)為切斷，進而截止充電。 二、充電時的過電流保護 當連接充電器進行充電時突然產(chǎn)生過電流（如充電器損壞），電路立即進行過電流檢測，此時Cout將由高轉(zhuǎn)為低，部功率MOSFET管由開轉(zhuǎn)為切斷，實現(xiàn)保護功能。如圖3-3所示：圖3-31)充電條件的判斷和預(yù)充 當

42、接入電池或接入外部電源時,以該芯片為主體的電路自動進行一系列的安全檢查以判定是否符合充電條件.輸入電源電壓應(yīng)高于欠壓鎖定閥值電壓(UVLO).使能引腳電壓必須高于邏輯電平,而電池溫度應(yīng)處于高低閥值之間.器件將對上述法則進行持續(xù)監(jiān)視.當超出充電條件時充電周期將自動停止.一旦滿足充電條件,以MCP73861為主體的電路將啟動充電周期.充電狀態(tài)輸出在整個充電周期中被置于低電平.若電池電壓低于預(yù)充電壓閥值(VPTH),MCP73861將采用涓流電流對電池實行預(yù)充電.預(yù)充電流設(shè)定為快速充電調(diào)節(jié)電流的10%左右.涓流預(yù)充電可安全地對深度放電的電池進行充電,并在初始充電周期時使散熱量最小.如果在預(yù)充電時間結(jié)

43、束時電池電壓還沒有達到預(yù)充電壓閥值,將有故障指示并終止充電周期.2)恒流充電當電池電壓超過預(yù)充電壓閥值,預(yù)充電階段結(jié)束,進入快速充電階段.快速充電用一個恒定的電流(IREG)對電池進行充電,該電流通過連接到PROG引腳的外部電阻設(shè)定.在電池電壓達到調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)電壓(VREG)或快速充電時時間結(jié)束之前,電池將持續(xù)進行快速充電.否則將有故障指示并終止充電周期.3)恒壓充電 當電池電壓達到調(diào)節(jié)電壓(VREG)時,進入恒壓調(diào)節(jié)階段.以MCP73861為主體的電路在VBAT引腳監(jiān)視電池電壓.該輸入引腳直接連接到電池正極.MCP73861給據(jù)VSET狀態(tài)選擇調(diào)節(jié)電壓值.如果VSET連接到VSS,MCP7386

44、1穩(wěn)定4.1V.如果如果VSET連接到VDD,MCP73861穩(wěn)壓為4.2V.4)溫度調(diào)節(jié) 以MCP73861為主體的電路給據(jù)芯片溫度限制充電電流大小.熱調(diào)節(jié)能優(yōu)化充電周期時間并維護器件可靠性.如果進入熱調(diào)節(jié)階段,定時器自動變緩以確保充電周期不會過早地結(jié)束.如果芯片溫度超過155度,MCP73861會站停充電.在管芯溫度降低10度之后,將繼續(xù)充電.4防干擾和PCB布線干擾是任何電子產(chǎn)品都必須重點考慮的問題.而對于電源部分來說更是重要. PCB與電路抗干擾措施,印制電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系，主要在以下幾個方面:1.電源線設(shè)計根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路

45、電阻。同時，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。2.地線設(shè)計在電子產(chǎn)品設(shè)計中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題。在本次設(shè)計中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。在地線設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點：（1）正確選擇單點接地與多點接地在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點接地的方式。當信號工作頻率大于10MHz時，地線阻抗變得很大，此時應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點接地。當工作頻率在110MHz時，如果采用一點接地，其地線長度

46、不應(yīng)超過波長的1/20，否則應(yīng)采用多點接地法。 （2）數(shù)字地與模擬地分開。電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。本次電路設(shè)計采用了一個0歐的電阻將模擬地和數(shù)字地分開.低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。要盡量加大線性電路的接地面積。 （3）接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很細的線條，則接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子產(chǎn)品的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能降低。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，使它能通過三倍于印制電路板的允許電

47、流。如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm。（4）接地線構(gòu)成閉環(huán)路。設(shè)計只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時，將接地線做成閉路可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于：印制電路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗電多的元件時，因受接地線粗細的限制，會在地線上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪能力下降，若將接地線構(gòu)成環(huán)路，則會縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。結(jié) 論經(jīng)調(diào)試，本次設(shè)計完全滿足設(shè)計要求。通過這次設(shè)計，不僅對已學知識進行了鞏固，更提高了我的動手能力和自學能力,這對以后的學習和工作來說都將是一筆巨大的財富。由于自己才接觸開關(guān)電源的設(shè)計,所以這次設(shè)計還存在很多不合理的地方，這些我都將會在以后的設(shè)計

48、工作中不斷改進完善。參考文獻1 .開關(guān)穩(wěn)壓電源原理與實用技術(shù).希望電子.2005.6 。2 徐德鴻.開關(guān)電源設(shè)計指南.機械工業(yè).2004.1。3 愛文.現(xiàn)代通信基礎(chǔ)開關(guān)電源的原理和設(shè)計.科學.2002.5 。致 本論文的工作是2006 年 3月至2006 年5月在中恒興業(yè)科技開發(fā)完成的。文中除了特別加以標注地方外，不包含他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得信息工程學院或其他教學機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。除非另有說明，本文的工作是原始性工作。本文是在吳啟滿老師，項目經(jīng)理俞正中的熱情關(guān)心和指導下完成的。特此對給予我指導的老師和幫助的同學表示誠摯的意！聲 明關(guān)于學位論文使用權(quán)和研究成

49、果知識產(chǎn)權(quán)的說明本人完全了解信息工程學院有關(guān)保管使用學位論文的規(guī)定，其中包括：（1）學校有權(quán)保管并向有關(guān)部門遞交學位論文的原件與復(fù)印件。（2）學校可以采用影印、縮印或其他復(fù)制方式保存學位論文。（3）學?？梢詫W術(shù)交流為目的復(fù)制、贈送和交換學位論文。（4）學校可允許學位論文被查閱或借閱。（5）學?？梢怨紝W位論文的全部或部分容（學位論文在解密后遵守此規(guī)定）。除非另有科研合同和其他法律文書的制約，本論文的科研成果屬于信息工程學院。 作者簽名： 年 月 日學位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下進行的研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的容和致的地方外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學位論文作者（本人簽名）： 年 月 日學位論文出版授權(quán)書本人與導師完全同意中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程、中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程(以下簡稱“章程”)，愿意將本人的學位論文提交“中國學術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社”在中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫、