嵌入式系统中电源管理电路的设计与实现

（1）充电电流控制

充电电流受R8P和R9P控制，充电电流的最大值为1200/R8P，同时充电电流小于6000/R9P，其中6000/R9P直流电源限流设置。如图2所示，当R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ时，直流电源限流为6000/3000=2 A，充电限流1200/1500=0.8 A.如果R8P=1.2 kΩ、R9P=5 kΩ，直流电源限流为6000/5000 =1.2 A，充电限流1200/1200=1 A.

本系统选用R8P=1.5 kΩ、R9P=3 kΩ。

（2）系统电压切换

当DCIN和USB同时接人系统电源输入时，DCIN输入优先，USB输人自动关闭。DCIN同时供给电池充电和MBAT（系统供电电源），电池还可以起到减少MBAT电压波动的作用。

电池充电完成后，充电电路部分关闭，DCIN供给MBAT系统电源，MBAT电压稳定在4.4 V.

（3）充电指示

MAX8903管脚DOK是直流电源连接指示输出，低电平有效，指示灯D2P用于指示直流电源连接状态，同时信号连接到CPU的GPIO管脚，用于软件检测此状态。

MAX8903管脚CHG是正在充电指示输出，低电平有效，指示灯D3P用于指示充电状态，同时信号连接到CPU的GPIO管脚，用于软件检测充电状态。

MAX8903管脚FLT是故障指示输出，低电平有效，指示灯D1P用于指示故障状态，如充电超时等。

（4）电池温度保护

MAX8903管脚THM到GND连接10 kΩ的负温度系数热敏电阻，用于检测充电过程中电池的温度变化，当电池温度超过设定极限温度时，暂时停止给电池充电，直到电池温度下降到安全温度范围。

（5）DC-DC降压转换器电感选择

DC-DC降压转换器采用开关频率值为4 MHz的控制架构，通过调整占空比实现降压转换。推荐的电感选择如表1.

表1 DC-DC降压转换器电感推荐值


本系统充电电流在不到1 A附近，输入电压在12V左右，选择电感2.2μH.

（6）PCB布局

PCB布局（局部）如图3所示。


图3 PCB布局（局部）

系统电路PCB布局为十层板设计，图中只显示顶层PCB布线。PCB布局原则：大电流部分采用短而宽的布线连接；裸焊盘采用多个过孔连接散热地，以利于散热；电流设置电阻直接接地，减少电流偏差；减小功率电流对稳压部分的影响等。

3性能测试数据

电源管理电路主要指标：充电效率、输出工作电压、充电电流等，电路测试连接如图4所示。


图4电源管理电路测试连接图

3.1外接电源电压固定

外接电源电压固定时，充电电流和电池电压的数据关系测试数据如表3.图5为测试数据关系示意图。

表3外接电源电压固定时的测试数据



图5外接电源电压固定时。充电电流和电池电压的关系