一種數字示波表的智能電源管理電路的製作方法
2023-05-02 21:57:56
一種數字示波表的智能電源管理電路的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種數字示波表的智能電源管理電路，包括220V交流電壓作為數字示波表智能電源管理電路的輸入，3.3V、5V、12V、1V的四路直流電壓作為整個系統的輸出；所述電源適配器，用於將外部輸入的220V的交流電變成19V的直流電壓；所述充電管理電路，19V的直流電壓為輸入端，與電源適配器的輸出相連，BAT為輸入端，與電池的BAT相連，用於電池的充放電管理控制。採用上述方案採用上述方案具有以下優點：1)集成化程度高，有利於整機的小型化設計；2)轉換效率高，選用低失真、高轉換率的晶片，電能損耗小，在電池容量不變的情況下，提高整機的工作時間；3)充電時間快，最大充電電流達到2A，可實現數字示波表的快速充電。
【專利說明】一種數字示波表的智能電源管理電路
【技術領域】
[0001]本發明屬於測試【技術領域】，尤其涉及的是一種數字示波表的智能電源管理電路。
【背景技術】
[0002]電源管理電路作為數字示波表的重要組成部分，主要為數字示波表的功能電路提供所需的各種電源。為了數字示波表能在停電或外出時使用，電源管理電路必須具有電池供電電路和充電管理電路。當檢測到適配器接入時，適配器對整個數字示波表的功能電路進行供電，同時檢測電池的電量，若電池電量未滿，則充電電路開始工作，對電池充電，直到電池電壓下降到預定設計值。當未檢測到適配器接入時，電池對整個數字示波表的功能電路供電，直到電池的電量全部用完。
[0003]國內現有的數字示波表的電源管理電路多數採用分離器件的方式實現，集成化程度不高，一般由電源適配器、保護隔離電路、充電管理電路、電池、待機與開機電路、系統功能供電電路等組成，系統框圖下圖1所示。
[0004]數字示波表的供電結構圖中各部分作用如下所述。
[0005]1.電源適配器110，電源適配器110的作用是「降壓」，它將外部輸入的220V的交流電變成19伏的直流電。
[0006]2.保護隔離電路111，保護隔離電路111的組件比較少，一般由保險管、濾波電容、二極體和場效應管組成。保護隔離電路111是電流的安全運輸通道。電流在輸送的過程中需要一定的保護措施，保護隔離電路具有保護和隔離兩大作用。
[0007]3.充電管理電路117，充電管理電路117主要由充電管理晶片MAX1645圖中標號為112、供電場效應管P1/P2圖中標號為116及115、充電場效應管N1/N2圖中標號為124及114、CPU電路113、電阻、電容及電感等電路組成。當充電管理電路117檢測到電源適配器110接入時，電源適配器110對整個數字示波表的功能電路進行供電，同時CPU電路113監控電池118的電量，若電池118電量未滿，則充電管理電路117開始工作，對電池118充電，直到電池118電壓下降到預定設計值。當未檢測到電源適配器110接入時，電池118對整個數字示波表的功能電路供電，直到電池的電量全部用完。
[0008]4.電池118，為了數字示波表能在停電或外出時使用，電源管理電路122必須具有電池118供電電路。CPU電路113通過SMB總線對電池118的電量進行實時的監控與顯示，並將數字示波表系統供電的狀態進行直觀的顯示。
[0009]5.待機與開機電路119，待機電路120是通過待機晶片將主供電降壓成3.3V的直流電壓，該電壓在沒有開機的時候就具有的，它為開機電路121提供電源。此電壓不正常，數字示波表不能開機。開機電路121的電源供應是由待機電路120提供，當按下開機鍵，觸發開機電路121，輸出各種開機控制信號，送到各晶片及系統單元電路，各單元電路開始工作，開機電路121出現故障也會造成不能開機，開機電路121採用單片機來實現。
[0010]6.系統功能供電電路123，系統功能供電電路123輸出3.3V、5V、12V、IV的4路直流電源，為風扇、液晶、不波表1?塊、CPU電路113等提供穩定的電源。系統功能供電電路123採用DC/DC轉換晶片LT1765來實現。
[0011]國內現有的數字示波表的充電管理電路多數採用分離器件的方式實現，一般由MAX1645、供電場效應管、充電場效應管及外圍的電阻、電容、電感網絡組成，集成化程度不高，電路布局佔用面積大，不利於數字示波表的小型化設計；同時所採用的開關電源為LT1765，該晶片為單路的DC/DC轉換晶片，外圍需配合電感及場效應管的電路來實現電源的轉換，轉換效率比較低，許多電能浪費在電源轉換晶片上，不利於鋰電池的長時間供電。
[0012]因此，現有技術存在缺陷，需要改進。
【發明內容】
[0013]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種數字示波表的智能電源管理電路。
[0014]本發明的技術方案如下:
[0015]一種數字示波表的智能電源管理電路，其中，包括電源適配器、充電管理電路、電池、待機與開機電路、系統功能供電電路五個部分；220V交流電壓作為數字示波表智能電源管理電路的輸入，3.3V、5V、12V、1V的四路直流電壓作為整個系統的輸出；所述電源適配器，用於將外部輸入的220V的交流電變成19V的直流電壓；所述充電管理電路，19V的直流電壓為輸入端，與電源適配器的輸出相連，BAT為輸入端,與電池的BAT相連,用於電池的充放電管理控制；所述電池，用於數字示波表在停電或外出時使用；所述待機與開機電路，用於示波表的待機和開機的管理控制；所述系統功能供電電路，用於降壓產生3.3V、5V、12V、IV四種直流電壓。
[0016]所述的數字示波表的智能電源管理電路，其中，所述電源適配器型號為PA-1650，輸入電壓範圍為100V-240V、頻率為50-60HZ，輸出電壓為19V、輸出電流為3.42A。
[0017]所述的數字示波表的智能電源管理電路，其中，所述充電管理電路由充電管理晶片、低失真電源控制器、供電場效應管和CPU電路組成；所述充電管理晶片用於電池的充電管理控制，當電池電量未滿時，該充電管理晶片控制電源適配器往電池充電；所述低失真電源控制器用於供電場效應管的導通與關閉的控制；所述供電場效應管用於電源適配器或電池供電的選擇；所述CPU電路用於電池電量的回讀顯示；SYS_EN是該模塊的輸入端，與待機與開機電路的SYS_EN相連；CLK和DAT是該模塊的輸出端，與電池的CLK和DAT相連；Vsb是該模塊的輸出端，與待機和開機電路的Vsb相連。
[0018]所述的數字示波表的智能電源管理電路，其中，所述充電管理晶片為高集成電池充電管理器LTM8062A，內部集成了反向電壓保護電路、電壓比較電路、電池充電控制器、電壓輸出開關電路，提供最大2A的充電電流；所述電壓輸出開關電路由低失真電源控制器、P溝道MOSFET功率管組成，用於適配器和電池供電的開關切換，當CPU電路的GP1管腳檢測到有適配器插入時，充電管理電路的輸出Vsb為電源適配器的19V輸出電壓，當CPU電路的GP1管腳未檢測到有電源適配器插入時，充電管理電路的輸出Vsb為電池的14.8V輸出電壓。CPU電路的CLK和DAT為SMBus總線的時鐘和數據線，通信協議符合SMBusl.1規範要求，用於監控電池的電量，若電池電量未滿，則充電電路開始工作，對電池充電，直到電池電壓達到預定設計值。
[0019]所述的數字示波表的智能電源管理電路，其中，所述電池為鋰電池的型號為6417LB-1191，該鋰電池標稱電壓14.8V、額定容量4400mAh，CPU電路通過SMBus總線對電池的電量進行實時的監控與顯示，並將數字示波表系統供電的狀態進行直觀的顯示。
[0020]所述的數字示波表的智能電源管理電路，其中，所述待機與開機電路由待機電源轉換晶片、開機控制單片機、開機鍵、供電場效應管組成；Vsb為該模塊的輸入，與充電管理電路的輸出相連；Vsys為該模塊的輸出，與系統功能供電電路的輸入相連；SYS_EN為該模塊的輸出，與充電管理電路的SYS_EN的輸入相連；待機電源轉換晶片將待機電壓Vsb降壓成3.3V的直流電壓，為開機控制單片機提供電源；當按下開機鍵，觸發開機電路，通過GP4輸出開機控制信號SYS_EN，當充電管理電路的CPU電路接收到該信號時，CPU的系統開始運行；通過GP2腳輸出開機控制信號Vsys_EN，當供電場效應管N8接收到該使能信號時，輸出Vsys，作為系統功能供電電路的電源輸入。
[0021]所述的數字示波表的智能電源管理電路，其中，所述系統功能供電電路為的高集成度的DC/DC變換器LTM4644，一片DC/DC變換器即可輸出4路4A的直流電壓，每路電壓依次為3.3V、5V、12V、1V ；Vsys為該模塊的輸入信號，與待機和開機電路的輸出相連，3.3V、5V、12V、1V為該模塊的輸出信號，送往外部，用於為外部連接的模塊或設備提供穩定的電源。
[0022]採用上述方案具有以下優點:1)集成化程度高，有利於整機的小型化設計；2)轉換效率高，選用低失真、高轉換率的晶片，電能損耗小，在電池容量不變的情況下，提高整機的工作時間；3)充電時間快，最大充電電流達到2A，可實現數字示波表的快速充電。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為現有技術中數字示波表電源管理電路圖。
[0024]圖2為本發明數字示波器隔離通道原理框圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖和具體實施例，對本發明進行詳細說明。
[0026]實施例1
[0027]本發明提出的數字示波表的智能管理電路由電源適配器、充電管理電路、電池、待機與開機電路、系統功能供電電路5部分組成，其電路原理框圖如圖2所示。
[0028]220V交流電壓作為數字示波表智能電源管理電路的輸入，3.3V、5V、12V、1V的四路直流電壓作為整個系統的輸出。數字示波表智能電源管理電路中各部分關係如下所述。
[0029]所述電源適配器，用於將外部輸入的220V的交流電變成19V的直流電壓；所述充電管理電路，19V的直流電壓為輸入端,與電源適配器的輸出相連，BAT為輸入端,與電池的BAT相連，用於電池的充放電管理控制；所述電池，用於數字示波表在停電或外出時使用；所述待機與開機電路，用於示波表的待機和開機的管理控制；所述系統功能供電電路，用於降壓產生3.3V、5V、12V、1V四種直流電壓。
[0030]方案中，電源適配器220的作用是「降壓」，它將外部輸入的220V的交流電變成19伏的直流電壓，選用的電源適配器220型號為PA-1650，該電源適配器220輸入電壓範圍100V-240V、頻率50-60HZ，輸出電壓19V、輸出電流3.42A。方案中，充電管理電路222由充電管理晶片LTM8062AN1、低失真電源控制器LTC4412N2、供電場效應管FDMC6679AZN3/N4和CPU電路224組成。所述充電管理晶片用於電池的充電管理控制，當電池電量未滿時，該充電管理晶片控制電源適配器往電池充電；所述低失真電源控制器用於供電場效應管的導通與關閉的控制；所述供電場效應管用於電源適配器或電池供電的選擇；所述CPU電路用於電池電量的回讀顯示；19V是該模塊的輸入端，與電源適配器220的輸出相連；BAT是該模塊的輸入端，與電池的BAT相連；SYS_EN是該模塊的輸入端，與待機與開機電路的SYS_EN相連；CLK和DAT是該模塊的輸出端，與電池的CLK和DAT相連；Vsb是該模塊的輸出端，與待機和開機電路的Vsb相連。充電管理晶片採用凌特公司高集成電池充電管理器LTM8062A,其內部集成了反向電壓保護電路、電壓比較電路、電池充電控制器、電壓輸出開關電路等，可提供最大2A的充電電流。開關控制電路由低失真電源控制器LTC4412N2、P溝道MOSFET功率管FDMC6679N4組成，用於電源適配器220和電池供電的開關切換，當CPU電路224的GP1管腳檢測到有電源適配器220插入時，充電管理電路222的輸出Vsb為電源適配器220的19V輸出電壓，當CPU電路224的GP1管腳未檢測到有電源適配器220插入時，充電管理電路222的輸出Vsb為電池的14.8V輸出電壓。CPU電路224的CLK和DAT為SMBus總線的時鐘和數據線，通信協議符合SMBusl.1規範要求，用於監控電池的電量，若電池電量未滿，則充電管理電路222開始工作，對電池221充電，直到電池221電壓達到預定設計值。
[0031]方案中，電池主要為了數字示波表能在停電或外出時使用，選用鋰電池的型號為6417LB-1191，該鋰電池標稱電壓14.8V、額定容量4400mAh。CPU電路224通過SMBus總線對電池的電量進行實時的監控與顯示，並將數字示波表系統供電的狀態進行直觀的顯示。
[0032]方案中，待機與開機電路228由待機電源轉換晶片MAX1616TN5、開機控制單片機PIC12F508N6、開機鍵N7、開機鍵、供電場效應管FDMC6679AZN8組成。Vsb為該模塊的輸入，與充電管理電路222的輸出相連；Vsys為該模塊的輸出，與系統功能供電電路的輸入相連；SYS_EN為該模塊的輸出，與充電管理電路的SYS_EN的輸入相連。待機電源轉換晶片MAX1616T將待機電壓Vsb降壓成3.3V的直流電壓，該3.3V電壓在沒有開機的時候就具有的，它為開機控制單片機PIC12F508提供電源，此電壓不正常，數字示波表不能開機。當按下開機鍵N7，觸發開機電路，通過GP4輸出開機控制信號SYS_EN，當充電管理電路的CPU電路接收到該信號時，CPU電路開始運行；通過GP2腳輸出開機控制信號Vsys_EN，當供電場效應管N8接收到該使能信號時，輸出Vsys，作為系統功能供電電路的電源輸入。開機電路出現故障也會造成不能開機。
[0033]方案中，系統功能供電電路採用凌特公司的高集成度的DC/DC變換器LTM4644圖中標號為N9，一片DC/DC變換器即可輸出4路4A的直流電壓，每路電壓依次為3.3V、5V、12V、1V。Vsys為該模塊的輸入信號，與待機和開機電路的輸出相連，3.3V、5V、12V、1V為該模塊的輸出信號，送往整個智能電源管理電路的外部，用於數字示波表的功能電路的供電，為風扇、液晶、不波表1?塊、CPU電路等提供穩定的電源。
[0034]採用上述方案具有以下優點:1)集成化程度高，有利於整機的小型化設計；2)轉換效率高，選用低失真、高轉換率的晶片，電能損耗小，在電池容量不變的情況下，提高整機的工作時間；3)充電時間快，最大充電電流達到2A，可實現數字示波表的快速充電。
[0035]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種數字示波表的智能電源管理電路，其特徵在於，包括電源適配器、充電管理電路、電池、待機與開機電路、系統功能供電電路五個部分；220V交流電壓作為數字示波表智能電源管理電路的輸入，3.3V、5V、12V、1V的四路直流電壓作為整個系統的輸出；所述電源適配器，用於將外部輸入的220V的交流電變成19V的直流電壓；所述充電管理電路，19V的直流電壓為輸入端，與電源適配器的輸出相連，BAT為輸入端，與電池的BAT相連,用於電池的充放電管理控制；所述電池，用於數字示波表在停電或外出時使用；所述待機與開機電路，用於示波表的待機和開機的管理控制；所述系統功能供電電路，用於降壓產生3.3V、5VU2VUV四種直流電壓。
2.如權利要求1所述的數字示波表的智能電源管理電路，其特徵在於，所述電源適配器型號為PA-1650，輸入電壓範圍為100V-240V、頻率為50_60Hz，輸出電壓為19V、輸出電流為 3.42A。
3.如權利要求1所述的數字示波表的智能電源管理電路，其特徵在於，所述充電管理電路由充電管理晶片、低失真電源控制器、供電場效應管和CPU電路組成；所述充電管理晶片用於電池的充電管理控制，當電池電量未滿時，該充電管理晶片控制電源適配器往電池充電；所述低失真電源控制器用於供電場效應管的導通與關閉的控制；所述供電場效應管用於電源適配器或電池供電的選擇；所述CPU電路用於電池電量的回讀顯示；SYS_EN是該模塊的輸入端，與待機與開機電路的SYS_EN相連；CLK和DAT是該模塊的輸出端，與電池的CLK和DAT相連；Vsb是該模塊的輸出端，與待機和開機電路的Vsb相連。
4.如權利要求3所述的數字示波表的智能電源管理電路，其特徵在於，所述充電管理晶片為高集成電池充電管理器LTM8062A，內部集成了反向電壓保護電路、電壓比較電路、電池充電控制器、電壓輸出開關電路，提供最大2A的充電電流；所述電壓輸出開關電路由低失真電源控制器、P溝道MOSFET功率管組成，用於適配器和電池供電的開關切換，當CPU電路的GP1管腳檢測到有適配器插入時，充電管理電路的輸出Vsb為電源適配器的19V輸出電壓，當(PU電路的GP10管腳未檢測到有電源適配器插入時，充電管理電路的輸出Vsb為電池的14.8V輸出電壓。CPU電路的CLK和DAT為SMBus總線的時鐘和數據線，通信協議符合SMBusl.1規範要求,用於監控電池的電量,若電池電量未滿,則充電電路開始工作,對電池充電，直到電池電壓達到預定設計值。
5.如權利要求1所述的數字示波表的智能電源管理電路，其特徵在於，所述電池為鋰電池的型號為6417LB-1191，該鋰電池標稱電壓14.8V、額定容量4400mAh，CPU電路通過SMBus總線對電池的電量進行實時的監控與顯示，並將數字示波表系統供電的狀態進行直觀的顯示。
6.如權利要求1所述的數字示波表的智能電源管理電路，其特徵在於，所述待機與開機電路由待機電源轉換晶片、開機控制單片機、開機鍵、供電場效應管組成；Vsb為該模塊的輸入，與充電管理電路的輸出相連；Vsys為該模塊的輸出，與系統功能供電電路的輸入相連；SYS_EN為該模塊的輸出，與充電管理電路的SYS_EN的輸入相連；待機電源轉換晶片將待機電壓Vsb降壓成3.3V的直流電壓，為開機控制單片機提供電源；當按下開機鍵，觸發開機電路，通過GP4輸出開機控制信號SYS_EN，當充電管理電路的CPU電路接收到該信號時，CPU的系統開始運行；通過GP2腳輸出開機控制信號Vsys_EN，當供電場效應管N8接收到該使能信號時，輸出Vsys，作為系統功能供電電路的電源輸入。
7.如權利要求1所述的數字示波表的智能電源管理電路，其特徵在於，所述系統功能供電電路為的高集成度的DC/DC變換器LTM4644，一片DC/DC變換器即可輸出4路4A的直流電壓，每路電壓依次為3.3V、5V、12V、1V ；Vsys為該模塊的輸入信號，與待機和開機電路的輸出相連，3.3V、5V、12V、IV為該模塊的輸出信號，送往外部，用於為外部連接的模塊或設備提供穩定的電源。
【文檔編號】H02J7/00GK104393629SQ201410522501
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】劉洪慶, 張成森, 陳秋偉 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所