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1、第2讲智能车电源设计本讲稿第一页，共二十八页智能车电源：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，要单片机、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，对电压无舵机电源，工作电流几十毫安，对电压无需十分稳定需十分稳定 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加速度传感器电源加速度传感器电源（进行后轮打滑检测）（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本讲稿第二页，共二十八页智能车电源智能车电源本讲稿第三页，共二十八页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，技术成价格便宜，技术成熟，瞬间大电流供电能力强。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个个鎳镉电池串联组成，其标称容量为鎳镉电池
3、串联组成，其标称容量为2000 mAh,即可以即可以2A电流供电电流供电1小时。小时。本讲稿第四页，共二十八页电池充电：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，充满电时电压哟充满电时电压哟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
4、再使用或充电。本讲稿第五页，共二十八页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：损耗小本讲稿第六页，共二十八页一一 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。本讲稿第七页，共二十八页由由W7800系列组成的稳压电路系列组成的稳压电路本讲稿第八页，共二十八页电压可调电路电压可调电路本讲稿第九页，共二十八页二二 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,改变改变开关的通断时间比，脉冲的宽
5、开关的通断时间比，脉冲的宽度度就改变，在负载上的电就改变，在负载上的电压和电流平均值就可以调节，压和电流平均值就可以调节，实现直流电的调控。这种以实现直流电的调控。这种以通断方式调节直流电能的过通断方式调节直流电能的过程称之谓直流斩波或直流脉程称之谓直流斩波或直流脉宽调制宽调制PWM PWM。本讲稿第十页，共二十八页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；为占空比，或称导通比。为占空比，或称导通比。改变占空比改变占空比，可以调节，可以调节直流输出平均电压的大直流输出平均电压的大小。因为小。因为11，U UddE E，故该电路是降压
6、斩波。，故该电路是降压斩波。本讲稿第十一页，共二十八页直流升压斩波电路直流升压斩波电路(Boost Chopping)本讲稿第十二页，共二十八页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，二极管的作用是阻断电容提供电流，二极管的作用是阻断电容经开关管经开关管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
7、容C C在电源在电源E E和电感反电动势的共同作用下充电，电感释放储能，和电感反电动势的共同作用下充电，电感释放储能，电流电流i iL L从从I I0202下降，下降，i iL L同时提供电容的充电电流和负载同时提供电容的充电电流和负载电流电流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波动不波动不大大,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。本讲稿第十三页，共二十八页直流升降压斩波电路直流升降压斩波电路 本讲稿第十四页，共二十八页 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 UddE E,在
8、在0.510.5dE E,因此调节占空比因此调节占空比，电路既可以降压，电路既可以降压也可以升压。也可以升压。本讲稿第十五页，共二十八页TPS73XX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、低压差电源管理芯片，公司微功耗、低压差电源管理芯片，有有2.5、3、3.3、4.85、5V几种固定电压几种固定电压输出和一种可调电压输出，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。本讲稿第十六页，共二十八页本讲稿第十七页，共二十八页芯片规格芯片规格TPS7325 输出电压输出电压2.5V
9、TPS7303 输出电压输出电压3.0VTPS7333 输出电压输出电压3.3VTPS7348 输出电压输出电压4.85VTPS7350 输出电压输出电压5VTPS7301 输出电压输出电压1.29.75V本讲稿第十八页，共二十八页使用注意事项：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
10、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。为了保持可以改善动态响应和有利降低噪声。为了保持输出电压稳定性，一般在输出端接输出电压稳定性，一般在输出端接10F旦电旦电容即可。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。本讲稿第十九页，共二十八页 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
11、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。本讲稿第二十页，共二十八页 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本讲稿第二十一页，共二十八页开关电源开关电源LM2575 1、有、有3.3、5、12、15伏，及可以调整输出电压伏，及可以调整输出电压的版本可供选择。比如本文介绍的的版本可供选择。比如
12、本文介绍的 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本讲稿第二十二页，共二十八页 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
13、试功能。版本提供增加的测试功能。本讲稿第二十三页，共二十八页本讲稿第二十四页，共二十八页（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）本讲稿第二十五页，共二十八页内部结构图：内部结构图：本讲稿第二十六页，共二十八页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7V7V2 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6.5V6.5V3 LM2940-553 LM2940-55串联稳压，工
14、作要差可小于串联稳压，工作要差可小于0.5V0.5V4 LM1117-ADJ2.854 LM1117-ADJ2.855 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1.2V1.2V5 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压差压差本讲稿第二十七页，共二十八页主要电源稳压芯片主要电源稳压芯片27 TPS73502.5 7 TPS73502.5 5 5低压差稳压芯片，低压差稳压芯片，35mV/100mA35mV/100mA8 MC34063API
15、3 40V8 MC34063API3 40V开关稳压，可构成升压、开关稳压，可构成升压、降压斩波电路降压斩波电路9 MAX63859 MAX6385开关稳压，压差可以低至开关稳压，压差可以低至1V1V10 MAX758A510 MAX758A5开关稳压，输入电压宽：开关稳压，输入电压宽：4 416V16V11 MAX734,MAX6321211 MAX734,MAX63212开关稳压，输入电压开关稳压，输入电压 4.754.7512V12V12 pc24A05512 pc24A055输出输出2A2A时，压差小于时，压差小于1V1V13 MC339895V13 MC339895V可调整串联稳压，低压差，可以可调整串联稳压，低压差，可以提供两路稳压电源提供两路稳压电源本讲稿第二十八页，共二十八页