【導(dǎo)讀】多功能手持智能儀器在不同的工作場所具有不同的供電方式。就目前的電源研究工作來說，正是當(dāng)下研究的熱點。冗余電源應(yīng)用廣泛，且在很多儀器儀表中都使用相關(guān)技術(shù)，而多種供電則不同。
1 兩種供電方式的設(shè)計
在電子產(chǎn)品的供電系統(tǒng)中，比較普遍的是基于鋰電池供電，比較新穎的是總線供電系統(tǒng)。本設(shè)計集成了總線供電和鋰電池供電兩種方式，并對兩種供電方式進(jìn)行了特殊處理，避免了其中一套供電時對另一套電源造成的影響。
1．1 總線供電電路
總線供電系統(tǒng)就是通過總線給掛在總線的設(shè)備提供電壓，本設(shè)計能給設(shè)備提供5 V、3．3 V和1．8 V的電壓。因為RJ45輸出標(biāo)準(zhǔn)的+24 V，為了得到5 V、3．3 V和1．8 V的電壓，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本設(shè)計是通過LM2576-5、ASlll7-1．8和ASlll7-3．3電源轉(zhuǎn)換芯片，得到所需的電壓。總線供電電路如圖1所示。
1．2 鋰電池供電電路設(shè)計
在鋰電池供電系統(tǒng)中，電池輸出電壓經(jīng)過TPS60110、TPS60l00電源芯片，電平轉(zhuǎn)換后，得到所需的5 V、3．3 V和1．8 V電壓。在充電電路中，MAXl555作為控制芯片。MAXl555通過充電接口和AC適配器電源為單節(jié)鋰離子(Li+)電池充電。它不需要外部FET或二極管，可以接受最高7 V的輸入電壓。片上溫度限制簡化了PCB布局，通過優(yōu)化充電速率，可以在電池狀況和輸入電壓處于最糟糕的情況下不受散熱問題的制約。當(dāng)達(dá)到MAXl555 溫度限制時，充電器并不關(guān)斷，而是逐漸降低充電電流。電池充電電路如圖2所示。
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為了得到3種規(guī)格的電壓(5 V、3．3 V和1．8 V)，需要對鋰電池的輸出電壓實行電平轉(zhuǎn)換，這里選擇TPS601lO和TPS60100兩款集成DC-DC的電荷泵芯片。TPS60110能輸出5 V±0．2 V的電壓，TPS60100能輸出3．3 V±O．132 V的電壓。兩款芯片具有如下特點：
①最高可以輸出300 mA的電流；
②具有較寬的輸入電壓范圍；
③低功耗輸出時具有能量存儲功能；
④能很好地抑制電磁干擾。
兩款電源轉(zhuǎn)換芯片的外圍電路比較簡單，只需要在外面配置輸入電容、輸出電容及電感，具體電路如圖3所示。
2 兩種供電方式的應(yīng)用
基于工業(yè)以太網(wǎng)和工業(yè)無線通信的手持測試終端是一款多功能的測試設(shè)備。該手持測試終端采用的是AT91系列ARM微控制器芯片，它包含了微處理器(AT91R40008)、存儲器、通信模塊、總線供電通信接口、顯示終端、無線通信模塊、手持鍵盤等重要組成部分；其集成EPA(Eth-ernet for Plant Automation)和IEEE 802．15．4(低數(shù)據(jù)率的WPAN標(biāo)準(zhǔn))兩個協(xié)議。它能實現(xiàn)有線和無線現(xiàn)場的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場測試、EPA協(xié)議分析和設(shè)備標(biāo)定。由于其應(yīng)用于兩種工業(yè)現(xiàn)場，因此采用了兩種不同的供電方式，即在工業(yè)以太網(wǎng)中通過總線供電的方式進(jìn)行供電，在工業(yè)無線的傳輸方式應(yīng)用鋰電池供電，在總線供電正常工作的同時可以對鋰電池充電，也可以用外接的電源適配器鋰電池充電。其硬件框圖如圖4所示。
在手持測試終端的應(yīng)用中，對兩種供電方式的電壓特性進(jìn)行了多次測量。手持測試終端穩(wěn)定工作時的電壓情況如表1所列。
本文較為詳盡地介紹了兩種供電方式的硬件實現(xiàn)過程，重點突出其在手持測試終端中的應(yīng)用。兩種供電方式的設(shè)計，能提供5 V、3．3 V和l．8 V的電壓，滿足了一款智能儀器應(yīng)用于多工業(yè)現(xiàn)場所需的兩種供電方式的要求。
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