第2講智能車(chē)電源設(shè)計(jì)

1、第二講第二講智能車(chē)電源設(shè)計(jì)智能車(chē)電源設(shè)計(jì)智能車(chē)電源：智能車(chē)電源：7.2V、2A/h的可充電鎳鎘蓄電池。的可充電鎳鎘蓄電池。全部硬件電路需要的電源：全部硬件電路需要的電源： 7.2 V電源電源 后輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電源后輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電源 5V電源電源 單片機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路，部分接口電路，單片機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路，部分接口電路，要求電壓穩(wěn)定，電流大于要求電壓穩(wěn)定，電流大于500mA 6 V電源電源 舵機(jī)電源，工作電流幾十毫安，對(duì)電壓舵機(jī)電源，工作電流幾十毫安，對(duì)電壓無(wú)需十分穩(wěn)定無(wú)需十分穩(wěn)定 912 V電源電源 CCD/CMOS圖像傳感器（道路檢測(cè)）圖像傳感器（道路檢測(cè)） 2 V電源電源 LED紅外發(fā)光管

2、（道路檢測(cè)）紅外發(fā)光管（道路檢測(cè)） 3.3 V電源電源 飛思卡爾公司的飛思卡爾公司的MC7230加速度傳感加速度傳感器電源（進(jìn)行后輪打滑檢測(cè)）器電源（進(jìn)行后輪打滑檢測(cè)） 可靠電源是車(chē)模各部分硬件穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)可靠電源是車(chē)模各部分硬件穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)智能車(chē)電源智能車(chē)電源鎳鎘可充電電池的使用注意事項(xiàng)鎳鎘可充電電池的使用注意事項(xiàng) 鎳鎘可充電電池特點(diǎn)：鎳鎘可充電電池特點(diǎn)： 價(jià)格便宜，技價(jià)格便宜，技術(shù)成熟，瞬間大電流供電能力強(qiáng)。術(shù)成熟，瞬間大電流供電能力強(qiáng)。 單個(gè)鎳鎘可充電電池只有單個(gè)鎳鎘可充電電池只有1.2V，7.2V由由6個(gè)鎳鎘電池串聯(lián)組成，其標(biāo)稱容量個(gè)鎳鎘電池串聯(lián)組成，其標(biāo)稱容量為為2000 mAh

3、, 即可以即可以2A電流供電電流供電1小小時(shí)。時(shí)。電池充電：電池充電： 1.5A恒流充電需要恒流充電需要1小時(shí)小時(shí)30分鐘左右，分鐘左右，充滿電時(shí)電壓約充滿電時(shí)電壓約910V，過(guò)充并沒(méi)有出現(xiàn)，過(guò)充并沒(méi)有出現(xiàn)下降沿，因此不能使用下降沿，因此不能使用V作為充滿電的作為充滿電的指示。指示。 當(dāng)電池電壓低于當(dāng)電池電壓低于6V需停止使用，切斷電需停止使用，切斷電路，以保護(hù)鎳鎘可充電電池。如果因短路路，以保護(hù)鎳鎘可充電電池。如果因短路或過(guò)度放電使電池電壓遠(yuǎn)低于或過(guò)度放電使電池電壓遠(yuǎn)低于6V，說(shuō)明電，說(shuō)明電池已經(jīng)損壞，不要再使用或充電。池已經(jīng)損壞，不要再使用或充電。直流電變壓方法 蓄電池蓄電池直流電動(dòng)機(jī)直流

4、電動(dòng)機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī) 電子穩(wěn)壓器，斬波器（開(kāi)關(guān)電源）穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)電路方案電路方案1. 串聯(lián)穩(wěn)壓電路：耗能大串聯(lián)穩(wěn)壓電路：耗能大2. 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路：損耗小開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路：損耗小一一 串聯(lián)穩(wěn)壓電路串聯(lián)穩(wěn)壓電路 電氣原理圖電氣原理圖 穩(wěn)壓二極管組成基準(zhǔn)電壓源值，調(diào)節(jié)運(yùn)放放大倍數(shù)可以改變輸出電壓。 不足之處：耗電較大。 由由W7800系列組成的穩(wěn)壓電路系列組成的穩(wěn)壓電路電壓可調(diào)電路電壓可調(diào)電路二二 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓原理開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓原理 如果在一個(gè)周期如果在一個(gè)周期T T 中中, ,改變開(kāi)關(guān)的通斷時(shí)間比，改變開(kāi)關(guān)的通斷時(shí)間比，脈沖的寬度脈沖的寬度就改變，在就改變，在負(fù)載上的

5、電壓和電流平均負(fù)載上的電壓和電流平均值就可以調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)直流值就可以調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)直流電的調(diào)控。這種以通斷方電的調(diào)控。這種以通斷方式調(diào)節(jié)直流電能的過(guò)程稱式調(diào)節(jié)直流電能的過(guò)程稱之謂直流斬波或直流脈寬之謂直流斬波或直流脈寬調(diào)制調(diào)制PWM PWM 。 直流降壓斬波電路直流降壓斬波電路（Buck Chopping） 式中：式中：T T為開(kāi)關(guān)周期；為開(kāi)關(guān)周期； 占空比，或稱導(dǎo)通比。占空比，或稱導(dǎo)通比。改變占空比改變占空比，可以調(diào)，可以調(diào)節(jié)直流輸出平均電壓的節(jié)直流輸出平均電壓的大小。因?yàn)榇笮?。因?yàn)?1， U UddE E，故該電路是降壓，故該電路是降壓斬波。斬波。EETTETTTUonoffonond直流升壓斬

6、波電路直流升壓斬波電路(Boost Chopping)1EUd直流升壓斬波電路直流升壓斬波電路(Boost Chopping) 電路兩種工作狀態(tài)電路兩種工作狀態(tài)。狀態(tài)一狀態(tài)一 在開(kāi)關(guān)管在開(kāi)關(guān)管T T導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，電流經(jīng)電感電流經(jīng)電感L L、T T流通，流通， i iL L上升上升, , 電感儲(chǔ)能。電感儲(chǔ)能。負(fù)載負(fù)載 R R 由電容由電容 C C 提供電流，二極管的作用是阻提供電流，二極管的作用是阻斷電容經(jīng)開(kāi)關(guān)管斷電容經(jīng)開(kāi)關(guān)管 T T 放電的回路。放電的回路。狀態(tài)二狀態(tài)二 在在T T關(guān)斷時(shí)，二極管關(guān)斷時(shí)，二極管D D導(dǎo)通，電容導(dǎo)通，電容C C在電在電源源E E和電感反電動(dòng)勢(shì)和電感反電動(dòng)勢(shì)的共同

7、作用下充電，電感釋放的共同作用下充電，電感釋放儲(chǔ)能，電流儲(chǔ)能，電流i iL L從從I I0202下降，下降，i iL L同時(shí)提供電容的充電電同時(shí)提供電容的充電電流和負(fù)載電流流和負(fù)載電流i iR R。如果電容足夠大，電容兩端電壓。如果電容足夠大，電容兩端電壓u ud d波動(dòng)不大波動(dòng)不大, ,負(fù)載負(fù)載R R的電流是連續(xù)的。的電流是連續(xù)的。 )，負(fù)載R的電流iR是連續(xù)的。直流升降壓斬波電路直流升降壓斬波電路 直流升降壓斬波電路直流升降壓斬波電路 當(dāng)當(dāng)00.500.5時(shí)，時(shí)，U Ud d E E, , 在在0.510.5 E E, , 因此調(diào)節(jié)占空比因此調(diào)節(jié)占空比，電路既可以，電路既可以降壓也可以升壓

8、。降壓也可以升壓。 EUd1TPS73XX系列開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片系列開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片的電源設(shè)計(jì)的電源設(shè)計(jì) 美國(guó)美國(guó)TI公司微功耗、低壓差電源管理公司微功耗、低壓差電源管理芯片，芯片， 有有2.5、3、3.3、4.85、5V幾種固定電幾種固定電壓輸出和一種可調(diào)電壓輸出，壓輸出和一種可調(diào)電壓輸出， 輸出電流限制在輸出電流限制在1A左右，左右，TPS7350在在100mA時(shí)只有時(shí)只有35mV壓差。壓差。芯片規(guī)格芯片規(guī)格 TPS7325 輸出電壓輸出電壓2.5V TPS7303 輸出電壓輸出電壓3.0V TPS7333 輸出電壓輸出電壓3.3V TPS7348 輸出電壓輸出電壓4.85V TPS7350 輸出電

9、壓輸出電壓5V TPS7301 輸出電壓輸出電壓1.29.75V使用注意事項(xiàng)：使用注意事項(xiàng)： 由于熱損失小，基本上可以不考慮散熱器。由于熱損失小，基本上可以不考慮散熱器。 芯片芯片SENSE端直接連接輸出端端直接連接輸出端Vo，并且接，并且接線盡可能短，以減小噪聲，不推薦在線盡可能短，以減小噪聲，不推薦在SENSE端和輸出端端和輸出端Vo之間接之間接RC濾波器。濾波器。 TPS7350通常不需要輸入濾波電容，如果電通常不需要輸入濾波電容，如果電源離源離TPS7350有幾英寸，使用陶瓷旁路電容有幾英寸，使用陶瓷旁路電容可以改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)和有利降低噪聲。為了?？梢愿纳苿?dòng)態(tài)響應(yīng)和有利降低噪聲。為了保持

10、輸出電壓穩(wěn)定性，一般在輸出端接持輸出電壓穩(wěn)定性，一般在輸出端接10F旦旦電容即可。電容即可。 TPS7350集成了電源復(fù)位電路，將集成了電源復(fù)位電路，將RESET引引腳接至腳接至HCS12DG128B的復(fù)位引腳，可以代的復(fù)位引腳，可以代替通常使用的替通常使用的MC34064復(fù)位芯片。復(fù)位芯片。 舵機(jī)電源舵機(jī)電源 舵機(jī)需要舵機(jī)需要6V電源，使用電源，使用TPS7350，只要增加二只要增加二個(gè)二極管，個(gè)二極管，提供對(duì)地電提供對(duì)地電位，即可以位，即可以得到得到6V輸出。輸出。 保證保證TPS3750TPS3750輸出輸出5V5V，電源至少需要，電源至少需要6.7V6.7V以上，以上，在大電流時(shí)由于在

11、大電流時(shí)由于TPS3750TPS3750最大輸出電流最大輸出電流500mA, 500mA, 可可以用多片并聯(lián)，輸入，輸出分別連接起來(lái)。以用多片并聯(lián)，輸入，輸出分別連接起來(lái)。大電流電源大電流電源芯片并聯(lián)芯片并聯(lián)LM2940 低壓差正電壓穩(wěn)壓器 LM2940T5.0 輸入6.25VIN26V 輸出 5V 1A LM2940T12 輸入13.6VIN6.5V,輸出5V LM1085T-12 輸入6.5V,輸出12V原理圖外 形LM1085開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源LM2575 1、有、有3.3、5、12、15伏，及可以調(diào)整輸出伏，及可以調(diào)整輸出電壓的版本可供選擇。比如本文介紹的電壓的版本可供選擇。比如本文介紹

12、的 LM2575T-5.0 P+ , 就是固定輸出就是固定輸出5V電壓。電壓。 2、可調(diào)整輸出的電壓版本輸出電壓是、可調(diào)整輸出的電壓版本輸出電壓是1.37到到37伏伏 (HV版本可達(dá)版本可達(dá)57V) 3、最大輸出電流、最大輸出電流1A 4、輸入電壓最高、輸入電壓最高40V (HV版本最高版本最高60V) 5、只需要、只需要4只外圍元件只外圍元件 6. 內(nèi)部振蕩頻率為內(nèi)部振蕩頻率為52K 7. TTL關(guān)閉功能，待機(jī)狀態(tài)極低功耗。關(guān)閉功能，待機(jī)狀態(tài)極低功耗。 8.使用高可靠的標(biāo)準(zhǔn)電感使用高可靠的標(biāo)準(zhǔn)電感 (330uH)9、溫度及電流限制保護(hù)、溫度及電流限制保護(hù)10、+版本提供增加的測(cè)試功能。版本提

13、供增加的測(cè)試功能。 （1N5819是最高耐壓是最高耐壓40V的肖特基二極管）的肖特基二極管） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖： 主要電源穩(wěn)壓芯片主要電源穩(wěn)壓芯片1 序號(hào)芯片型號(hào)輸出電壓特點(diǎn)序號(hào)芯片型號(hào)輸出電壓特點(diǎn) 1 LM780551 LM78055串聯(lián)穩(wěn)壓，輸入電壓需大于串聯(lián)穩(wěn)壓，輸入電壓需大于7V7V 2 LM2575, LM257652 LM2575, LM25765開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓，輸入大于可低開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓，輸入大于可低至至6.5V6.5V 3 LM2940-553 LM2940-55串聯(lián)穩(wěn)壓，工作要差可小于串聯(lián)穩(wěn)壓，工作要差可小于0.5V0.5V 4 LM1117- ADJ2.854 LM1117- A

14、DJ2.855 5 可調(diào)整輸出可調(diào)整輸出800 mA800 mA電電流壓差可小于流壓差可小于1.2V1.2V 5 LM780665 LM78066串聯(lián)穩(wěn)壓串聯(lián)穩(wěn)壓 6 LM1085, LM108456 LM1085, LM10845串聯(lián)穩(wěn)壓，串聯(lián)穩(wěn)壓，3A,1.5V3A,1.5V壓差壓差主要電源穩(wěn)壓芯片主要電源穩(wěn)壓芯片2 7 TPS73502.5 7 TPS73502.5 5 5低壓差穩(wěn)壓芯片，低壓差穩(wěn)壓芯片，35mV/100mA35mV/100mA 8 MC34063API3 40V8 MC34063API3 40V開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓，可構(gòu)成升開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓，可構(gòu)成升壓、降壓斬波電路壓、降壓斬波電路 9 M

15、AX63859 MAX6385開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓，壓差可以低至開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓，壓差可以低至1V1V 10 MAX758A510 MAX758A5開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓，輸入電壓寬：開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓，輸入電壓寬：4 416V16V 11 MAX734, MAX6321211 MAX734, MAX63212開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓，輸入電壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓，輸入電壓 4.754.7512V12V 12 pc24A05512 pc24A055輸出輸出2A2A時(shí)，壓差小于時(shí)，壓差小于1V1V 13 MC339895V13 MC339895V可調(diào)整串聯(lián)穩(wěn)壓，低壓差，可可調(diào)整串聯(lián)穩(wěn)壓，低壓差，可以提供兩路穩(wěn)壓電源以提供兩路穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)穩(wěn)壓電路 7.2V / 5V

16、7.2V / 5V 單片機(jī)電源單片機(jī)電源LM7940T5 芯片結(jié)構(gòu)芯片結(jié)構(gòu)12 V 12 V 電源電源 MC3463 ，LM2940MC34063MC34063 單片雙極型線性集成電路，專用于單片雙極型線性集成電路，專用于直流直流- -直流變換器控制部分。直流變換器控制部分。 片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源、片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源、一個(gè)占空比周期控制振蕩器、驅(qū)動(dòng)一個(gè)占空比周期控制振蕩器、驅(qū)動(dòng)器和大電流輸出開(kāi)關(guān)，能輸出器和大電流輸出開(kāi)關(guān)，能輸出1.5A1.5A的開(kāi)關(guān)電流。的開(kāi)關(guān)電流。 它能使用最少的外接元件構(gòu)成開(kāi)關(guān)它能使用最少的外接元件構(gòu)成開(kāi)關(guān)式升壓變換器、降壓式變換器和電式升壓變換器、降壓式變換器和電源反向器。源反向器。特點(diǎn)：特點(diǎn)： * *能在能在3.0-40V3.0-40V的輸入電壓下工作的輸入電壓下工作 * *短路電流限制短路電流限制 * *低靜態(tài)電流低靜態(tài)電流 * *輸出開(kāi)關(guān)電流可達(dá)輸出開(kāi)關(guān)電流可達(dá)1.5A1.5A（無(wú)外接（無(wú)外接三極管）三極管） * *輸出電壓可調(diào)輸出電壓可調(diào) * *工作振蕩頻率從工作振蕩頻率從100HZ100HZ到到100KHZ100KHZMC34063MC34063引腳圖及原理框圖引腳圖及原理框圖 MC34063升壓變換器電路升壓變換器電路 12V升壓實(shí)驗(yàn)電路 電源板制作程序電源板制作程序目目