单片机usb供电电路原理图详解

杨桂花 2018-05-11 120593

电源电路图

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描述

单片机usb供电电路原理图（一）

本文以500ms为开关最高开闭时间，介绍一种既能用交流供电又能用电池供电的电源电路。该电源电路供电能力约为1W。该电源电路在正常情况下可用交流供电。用市售的听单放机的小变压器即可。从电源插孔DC拔出小变压器插头则电路自动由电池供电，插上插头则自动由交流供电。若电源电流不足，则可修改T1三极管为复合三极管，以扩大其供电电流的能力。

一般在单片机系统功率不大的情况下，本电路可满足要求，且电路结构简单，易于自制。交直流电源供电的自动转换原理：购买变压器时，应使其额定直流电压大于等于电池电压的1.1倍。一般单节干电池的电压新用时电压大干1.5V，约为1.65V左右。干电池在使用过程中电池端电压逐渐下降，内阻逐渐增大，直至电池报废。本电源电路在交直流电源同时有电时，由于交流电源电压高于直流电压使二极管D不导通，电路由交流供电。如交流电源无电或电压低，则二极管D自动导通，负载由电池供电。

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本电路在合上开关K后，后续电路可延时约0.5s，以躲过电源开关的闭合时间（包括触点颤抖时间）．并可在小于Ims的时间内建立电压。以保证上电复位需要。电路图如上图所示。

图中由R1、C2、R2、R3、U1组成电容充电延时回路。R1、C2为电容充电回路，R2、R3电阻决定B点基准比较电压．U1为比较器。R4是为了提高Ul的跳变时间而加的反馈电阻。Ul的跳变时间即是电路电压建立时间。开关K合上后，电源通过Rl为C2充电。此时C2的端电压（即A点电压）由0逐渐上升。A点电压上升至B点电压（即由R2、R3确定的基准比较电压）时，U1跳变输出低电平。C1为电源稳压电容。

C3、C4为抗干扰电容，C3用于抗低频干扰，C4用于抗高频干扰。Cl、C2、C3可选电解电容。C4则选瓷片电容、云母电容等高频电容。C4的取值范围在0.01-0.1uF之间任一值皆可。电源的本身功耗主要集中于T2，且随着输入电压升高而增大。T1由于管压降只有0.4V左右，所以管耗较低。T1为开关管，它的管耗不随输入电压的变化而变化，只与电源的输出电流有关。元器件选择见电路元器件表。

对原理图而言，在印制板图中没有电源插孔DC、整流二极管D、电池BATTERY和开关K，多了IN和OUT两个接插件。其中JN插座插从开关K处输入的电源插头．OUT插座插输出给单片机系统的电源插头。原理图中的其余元件则固定在电路板外的电源盒上，电路由接插件连接。下图是印制板电路图。

在制作电路时，要注意开关K的选择，一般地说拿起开关，合上时能听到“卡嗒”，一声，“卡嗒”声清脆则表示开关中的弹簧有力，可保证开关合上的时间远小于0.5s。电池组电压应在7~18V之间。四节干电池的额定电压为6V．故如用干电池供电则应用五节干电池。除去T1、T2、D共不到2V的管压降后，电池仍可向单片机系统正常供电。

若要加大电路的输出电流，要修改T1三极管。当输出电流增大或电源输入电压较高时，视情况应为T2加装散热片。同时也要考虑电池的供电能力。此电路最好与单片机控制系统做在一起而不是作单独的电源使用。

单片机usb供电电路原理图（二）

功率放大电路中的前置放大器，一般都采用双电源供电，即对称的正负电源供电。业余制作时，会碰到手头无双电源的情况，这就给制作带来困难。本例介绍利用TDA2030将单电源转换为双电源给前置放大器NE5532供电。

TDA2030（IC1）是一种高效的运算放大器，利用它的互补输出就可将单极J跬电源转换成所需要的双极性电源。在图中阻值相等的R1、R2形成一个分压器，分压器的中点接到IC1运算放大器的同相输人端，且IC1接成电压跟随器，使“0”端和“0′”端电位相等。“0′”端又是虚地点，它与输入电源的接地端完全隔离。C2、C3分别为正、负电源的滤波电容。正电源从C2的“＋”端输出，加到IC2（NE5532）的8脚；负电源从C3的“－”端输出，加到IC2（NE5532）的4脚；“0”端为IC2的接地端。

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单片机usb供电电路原理图（三）

具有快充功能兼向负载供电的电源供电电路，符合于一般使用要求，输出电压为5V，输出电流最大为500mA，待机状态下该装置的电源电流仅为10μA；在给负载供电的同时能对电池充电，充电到一定电压值时自动终止。电路如图所示。

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具有快充功能的电源供电电路

电路工作原理：该电路采用MAX712作为NiMH电池充电控制器，其输人电压范围为电池电压E±（1～20）V，最小为5V，可对1～16只电池串联充电，具有给负载供电的同时进行充电的功能。具有从快速充电到涓流充电自动转换的特点。该装置中，根据电池的容量（1.6A·h）设置电池数量（1.2V×6）和定时（264min），输人电压约为＋12V。快充电流可通过调整R0得到。考虑到电池内阻的影响，当快充电流为500mA时选用R0为0.39Ω，涓流充电电流约为60mA。

工作过程：＋12V电压由VD6～VD9整流、C5滤波获得。通电后充电控制器首先进人快充模式，定时器启动，快充电流为500mA左右；当充电电流趋于稳定或到定时时间时，充电控制器自动切换到涓流充电模式，以避免因过充导致电池损坏。充电电路在给电池充电。

单片机usb供电电路原理图（四）

基于USB供电采用ADuC7061和外部RTD构建的的温度监控器

如下图所示，电路完全通过USB接口供电。利用2.5V低压差线性稳压器ADP3333可将USB接口提供的5V电源调节至2.5V，进而向ADuC7061提供DVDD电压。ADuC7061的AVDD电源经过额外滤波处理，如下图所示。在线性稳压器的输入端也放置一个滤波器，对USB电源进行滤波。

本应用中用到ADuC7061的下列特性：

1.内置可编程增益放大器（PGA）的24位Σ-Δ型主ADC:PGA的增益在本应用的软件中设置为32.

2.可编程激励电流源，用来强制受控电流流经RTD：双通道电流源可在0μA至2mA范围内以200μA步进配置。本例设置为200μA.

3.ADuC7061中ADC的外部基准电压源：对于本应用，我们采用比率式设置，将一个外部基准电阻（RREF）连接在外部VREF+和VREF-引脚上。或者，也可以在ADuC7061中提供1.2V内部基准电压源。

4.ARM7TDMI？内核：功能强大的16/32位ARM7内核集成了32kB闪存和SRAM存储器，用来运行用户代码，可配置并控制ADC，通过RTD处理ADC转换，以及控制UART/USB接口的通信。

5.UART：UART用作与PC主机的通信接口。

6.两个外部开关用来强制该器件进入闪存引导模式：使S1处于低电平，同时切换S2，ADuC7061将进入引导模式，而不是正常的用户模式。在引导模式下，通过UART接口可以对内部闪存重新编程。

本电路使用的RTD为100Ω铂RTD，型号为EnercorpPCS1.1503.1.它采用0805表贴封装，温度变化率为0.385Ω/°C。

请注意，基准电阻RREF应为精密5.62kΩ（±0.1%）电阻。

ADuC7061的USB接口通过FT232RUART转USB收发器实现，它将USB信号直接转换为UART。

除下图所示的去耦外，USB电缆本身还应采用铁氧体磁珠来增强EMI/RFI保护功能。本电路所用铁氧体磁珠为TaiyoYuden#BK2125HS102-T，它在100MHz时的阻抗为1000Ω。

本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术。

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