步步高F19型便携式VCD电源电路组成及工作原理分析


一、电源电路
1、电路组成
F19采用集成的DC-DC控制变换电路来输出电压.该电路(见图1)主要由S8520D30MC(U9)、场效应管Q3、Q9组成,同时还包括适配器、电池供电模式、开/关机控制等电路.

  2、器件介绍(1)PWM控制器S8520D30MCS8520D30MC降压型PWM控制器工作频率为60kHz,输出电压为3V,是一只内部无过载保护电路的集成PWM控制器.该IC采用SOT-23~5封装,图2为其封装形状.

  S8520D30MC内部方框图见图3,管脚功能为:①脚(ON/OFF)是电源开关控制端,控制PWM电路高电平开窟,低电平停止.②脚(VSS)是电源地.③脚(VOUT)是输出电压监测端,主要为反馈稳压控制.④脚(EXT)是连接外部晶体管的控制端,主要输出PWM脉冲驱动外部开关管.⑤脚(VIN)是IC供电端.

  (2)场效应管S12305DS场效应管S12305DS是一只P沟道、1.25W、1.8V(G-S)MOSFET器件,原理见图4.

  3、原理概述
F19的供电采用集成降压型PWM控制器作为DC-DC转换(见图5).因而电路结构简单、维修方便.

  电源部分可以分为几个状态来分析:

  (1)待机状态:外接电源适配器电压从CN5输入,D18和D12导通,MOS管09截止.电压加到开关管Q3的s极,同时加到S8520D30MC⑤脚为IC供电,此时S8520D30MC的①、②、③脚是低电平.IC处于待机状态,MOS管Q3的G极为高电平而截止,VDD3无输出.

  (2)开机状态开/关机原理见图6.通过主机和线控器开机时,按键产生的低电平使Q4导通,其集电极得到高电平并加到U9①脚,U9内部PWM调制启动,MOS管Q3导通,VDD3输出电压.U9③脚为输出电压监测脚,主要用作反馈稳压.当开机后.开机键复位,START端变为高电平,Q4截止,此时由R75、R53在VDD3上分压得到高电平输入S8520D30MC①脚,维持IC正常工作,持续输出工作电压.

  (3)关机状态无论手动还是自动关机.都需要给U9①脚一个低电平.当手动关机、无碟关机、低压关机时,OFF-1、OFF-2信号为高电平,双二极管D4导通,Q14导通,U9①脚为低电平.开仓时,开仓关机电路使OFF为低电平并直接加到U9①脚,U9停止振荡工作,使MOS管Q3截止,无VDD3电压输出,处于待机状态.

  (4)电池供电当采用电池供电时见图5,BATT+端电压加到MOS管Q9的D极,此时D18截止.G极为低电平,Q9导通,电池电压经Q9的D、S极后给U9和开关管Q3供电.由于MOSFET器件导通电阻极小,所以输出电压VDD接近电池电压.

  二、充电电路
1、电路构成F19采用可充电锂离子电池,由于锂电池在各方面要求都比较严格,因此充电电路较为复杂.本机采用BQ24010集成厚膜充电电路,外接充电指示电路,简单实用,原理见图7.

  2、锂离子电池锂离子(Li-ion)电池和锂聚合物(Li-Polymer)电池是近几年发展起来的高能量电池,和镍氢、镍镉电池相比有能量集中、体积小、无记忆效应等优点.

  F19采用单颗容量为1350mAh的锂电池,额定电压是3.7V.充电终止电压为4.1V.

  3、充电模块BQ24010BQ24010是德州仪器公司(TI)的锂电池充电管理芯片.利用该芯片设计的充电电路外围电路极其简单,非常造合便携式电手产品的紧凑设计需要.BQ24010可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间,带有可选的电池温度监跚.利|用电池组温度传感器连续检测电池温度.当电池温度超出设定范围时,BQ24010关闭对电池的充电.内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流,充电状态识别可由输出的LED指示灯或与主控器接口实现,具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性.其引脚排列见图8.各管脚功能为:①脚(IN):充电电压输入(该脚必须连接VCC).②脚Vcc:Vcc电源输入.③脚(STAT1):充电状态输出1.④脚(STAT2):充电状态输出2.⑤脚、Vss:地.⑥脚(ISET):充电电流调整(输出).

  ⑦脚(PG):电源状态输出.⑧脚(TS);电池温度监测输入;⑨脚:电池电压监测输入.⑩脚:充电电流输出.

  4、原理分析
F19为即插即用型充电设计,在任何时候插上适配器,BQ24010将检测机内锂电池电压,如果电压未达到饱和电压(通常为4.1V),B024010将自动对电池充电.

  从图9可以看出,充电完全不受系统的控制,当CN5插上适配器时,电压经D18加到U16 BQ24010的①、②脚,IC自动检测BATr电压.如果电压低于门限值.将以恒流的10%预充电.电压达到最低门限值时.即以近0.5C进行恒流充电,电流从U16第①脚流入,从第⑩脚流出加到BAT+给电池充电.

  BAT+电压在恒流充电期间将逐渐上升,一直达到4.1V时才转变为恒压充电,电压保持4.1V不变,电流逐渐变小最后为零,充电完成.

  U16⑨脚(BAT)在预充电时检测电池门限电压,在恒流充电过程中检测何时达到标准终止电压.

  多数锂电池内部都有温度传感器,用于IC检测并保护电池在充电过程中控制温度在规定范围内,BQ24010C⑧脚为电池温度检测脚,但在本视中未被采用.

  BQ24010第⑥脚为充电电流设置端,该脚与GND之间的电阻R136的阻值可决定充电电流的大小.三极管Q15使机器具有两种充电电流,当不开机充电时,P-VDD3为零,Q15基极为低电平而导通,U16⑥脚(ISET)端有电阻R136和R26并联,此时电池的充电电流将变大,充电时间将缩短;当在播放状态F充电时,Q15基极为高电平而截止,U16⑥脚(ISET)端只有电阻R136接地,此时电池的充电电流将变小,充电时间将延长.

  在充电的同时,BQ2401③脚发出低电平,使Q7导通,D19发光用作充电指示.

  三、电压检测电路
电压检测电路(图10)主要用作检测电池电压,作用有两个:一是当电池电压下降到一定值时,使电量显示符号闪动;二是当3V电压下降到一定值时,自动美机.在图11中,电压检测电路由NJM2100/BA4510(U18)和AZ432AN(U19)组成,U7,U12怍为可选组件在本电路中未采用.

  1、三端精密器件AZ432AN三端可调精密稳压器件AZ432AN,其特性类似于TL431,只是它的基准电压为1.25V,而TL431为2.5V.该IC在电路中的作用是获得精密的基准电压,为检测电路提供参考电压.

  2、电路原理分析(1)LOW-POWER:送SPCA716A 86脚,作LCD电池低电量报警显示控制信号.

  (2)OFT-2:自动关机信号,当电源VDD3下降到一定值时,该信号起控.

  (3)VDD:电池电压,经R137、R145分压得到取样电压经R149输入U18第③脚同相端,而反相端电压被AZ432(U19)稳定在1.25V.当VDD电压在3.37V以上时.分压取样电压大于1.25V,U18①脚输出高电平给SPCA716A,CPU控制电量显示电路接受来茸FAN8038的电量显示控制信号,并作模拟显示.当VDD电压低于3.37V时,分压取样电压将小于1.25V,U18①脚输出低电平给SPCA716A、LCD的电量显示符号外框将闪动报警.

  (4)VDD3:3.3V电压,经R147、R150分压取样后加到U18第⑥脚反相端,而同相端电压被AZ432(U19)稳定在1.25V.当VDD3电压大于2.97V时,分压取样电压大干1.25V,OFF-2(U18⑦脚)输出低电平,双二极管D4截止,整机正常工作.当VDD3低于2.97V时,分压取样电压小于1.25V,OFF-2(U18⑦脚)输出高电平,双二极管D4导通,Q14导通,低电平加到U9第①脚,U9截止,并使Q4截止,VDD3端无输出电压,机器自动关机.

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