原创 【TI博客大赛】基于TPS5430的便携式B超电源设计(上)

便携式B超系统内部使用的电源比较复杂，外部适配器和电池的电源必须经过DC/DC转换，以转换成系统需要的电压。为了降低电源上的无用消耗，提高电池使用效率，系统主板、B超控制板、液晶显示器以及键盘的电源采用开关电源供电。

便携B超电源的整体设计

图 1为便携B超电源的整体设计方框图。便携B超电源输入电压有两种：一是电源适配器输入，电压为18V，二是电池输入，电压为14.4V。要求实现两种电压之间的热切换，并在切换电压时不影响系统工作，即提供外电和电池供电无延时热切换功能。需要输出±12V、5V、3.3V、±48V等几种电压，具体指标为12V/2.5A、-12V/0.5A、5V/4A、3.3V/3A、+48V/80mA、-48V/80mA。具有单键开关机功能，即无电时，按电源键打开电源；在有电时，按电源键向控制面板发送关机信号，上位机还可以通过软件关机（即支持ATX关机指令）。电源输出接口采用标准计算机ATX接口。
 

图1 便携B超电源整体设计方框图

电源切换电路的设计

便携B超电源切换电路如图2所示，在外接电源适配器时，电压输入交流18V，经VD100、VD101二极管后，再经R100、R107分压加到 N100A（LM193）电压比较器的3脚（同相端）。电池输入电压是14.4V，经R101、R108分压后加到N100A（LM193）电压比较器2 脚（反相端）。由于3脚电压高于2脚，因此N100A（LM193）1脚输出高电平，使三极管V100导通，V101截至，场效应管V105截至，POWER_IN+端得到的是外接电源适配器的18V电压。当没有外接电源适配器时，或便携B超机在使用过程中，外部交流电突然停电造成无法使用外接电源适配器时， N100A（LM193）的3脚电压低于2脚，N100A（LM193）1脚输出低电平，使三极管V100截至，V101导通，场效应管V105导通。电池电压经过导通的场效应管V105的源、漏极，POWER_IN+端得到的是电池的14.4V电压，实现了两种电压之间的热切换。VD102、VD103 在电路中起隔离作用，隔离外接电源适配器和电池供电。

图2 电源切换电路

单键触摸开关机电路的设计

便携B超单键触摸开关机电路如图3所示，由外接适配器或电池来的POWER_IN+电压，一路送到场效应管Q100，准备开机，另一路经R104、 VD104送到轻触按钮POWER-KEY2的一端。轻触按钮POWER-KEY2的另一端是接地的，当按下轻触按钮POWER-KEY2时，三极管 N106的基极被钳位在低电平，N106导通，进而N102也导通，场效应管Q100导通，由外接适配器或电池来的POWER_IN+电压经过导通的 Q100的源、漏极，获得POWER+电压，给高、低压电路供电，机器开机。在开机的同时，POWER+电压经过6V的稳压二极管使三极管N104导通，N104集电极为低电平，维持N106导通，保持开机状态。

图3 单键触摸开关机电路

当便携B超机在开机状态中，再一次按下按钮POWER-KEY2时，光耦B101导通，光耦次级导通，反向器D101的4脚输出低电平到控制面板，控制面板发出低电平关机指令POWER-OFF1，使光耦B100导通，进而使三极管N103导通，N104截至，N104集电极的高电平使N106截至，导致场效应管Q100截至，实现了关机。

当上位机发出高电平的关机指令POWER-OFF时，也将使光耦B100导通，余下的过程和控制面板关机过程一样。