電源設(shè)計：基于中穎SH79F081的電源適配器方案

前言

目前筆記本由以前的高檔消費品變?yōu)橥ㄓ孟M品，出貨量超過臺式計算機。而現(xiàn)在上網(wǎng)本更是增大了便攜計算機的量。而不管筆記本還是上網(wǎng)本，這些計算機都需要一個電源適配器來提供電源。雖然他們在購買的時候都配置了一個。可是有的人因為便攜而需要在家里和辦公的地方各需一個，而有的人因為原配的適配器損壞也需要重新購買一個。這些都導(dǎo)致現(xiàn)在的適配器需求旺盛。目前的原配適配器都是根據(jù)所配對的計算機功率而輸出固定電壓。一個筆記本需要一個對應(yīng)的適配器。這樣適配器是不能通用的。

目前市場出現(xiàn)了可以用撥動開關(guān)來選擇幾個輸出電壓的電源適配器。通過撥動開關(guān)選擇，可以輸出市面上大部分計算機可以適用的匹配電壓。雖然這種適配器比原裝適配器提供了一定的通用性，但是他還是有很多的缺陷。

1：輸出電壓范圍窄。只能輸出撥動開關(guān)設(shè)定的幾個電壓，不能匹配絕大部分便攜式產(chǎn)品。

2：輸出電壓波動大。

3：輸出電壓不安全。因為采用的是撥動開關(guān)，所以任何人都有可能不小心而撥動使輸出電壓不匹配而燒壞便攜式產(chǎn)品。

4：輸出負載情況不直觀。不能體現(xiàn)當前輸出電壓電流等參數(shù)。

鑒于以上，我們推出了采用我們公司SH79F081所設(shè)計的LCD顯示型電源適配器，他彌補了撥動開關(guān)電源適配器的缺陷。

1：輸出電壓范圍寬?？梢詮?2v到24.5v每0.5v一檔輸出。

2：輸出電壓波動小。輸出電壓在設(shè)定0.3v以下。

3：輸出自動保護。在有負載的時候，不能進行調(diào)節(jié)。而在空載調(diào)節(jié)所設(shè)定的值自動保存。

4：輸出電壓同步在LCD顯示。同時USB電壓，輸出電流都有同步顯示。

5：有過載保護和恢復(fù)功能。

H79F081簡介

SH79F081是高速高效的增強型8051兼容單片機。保留了大部分8051單片機特性，同時進行了擴展和增強。具體特性如下：

FLASH ROM：8k； RAM：256內(nèi)部字節(jié)

振蕩400K-12M，內(nèi)部集成RC振蕩12M

25個CMOS雙向IO，4個可選擇開漏，集成上拉電阻

3個定時器

1組12bit互補PWM，2組8bit互補PWM

8信道10bit ADC，內(nèi)建比較功能

增強型UART

SPI主/從模式接口

低電壓復(fù)位，WDT

28pin SOP

芯片封裝如下：

方案設(shè)計

該電源適配器第一版采用的是SH79F081+3843/7575控制方案實現(xiàn)。在DC輸入情況下，3843負責(zé)升壓PWM控制，SH79F081根據(jù)采樣電壓給3843提供反饋。在220v AC情況下，7575負責(zé)降壓PWM控制，同樣SH79F081根據(jù)采樣電壓提供7575反饋控制。而USB端采用的是固定的34063輸出5v控制，這個不需要mcu控制，只需要采集usb輸出電壓后顯示即可。而顯示部分采用芯片IO仿真LCD顯示。

下面分電路模塊來分析：

DC部分

DC部分是將輸入的直流12V通過3843 PWM控制，升壓輸出到設(shè)定的電壓值?？刂圃硎峭ㄟ^控制3843的電壓反饋端，讓3843自動調(diào)整PWM。而mcu部分根據(jù)當前輸出電壓值和設(shè)定值比較，控制反饋給3843電壓反饋端的反饋值。

AC部分

AC部分其實是一個開關(guān)電源。原理也是通過7575的電壓反饋端來控制輸出電壓。

USB部分

USB部分是采用34063芯片。通過管腳5上的電阻分壓，設(shè)定固定輸出5v即可。

MCU控制PWM部分

SH79F081通過采集當前輸出電壓AD值，跟設(shè)定值比較，然后PWM口輸出一定占空比的PWM波形，通過濾波后形成一定電壓的直流波形，提供給PWM控制芯片反饋端控制。PWM輸出控制部分，分兩路實現(xiàn)控制，一路輸出到DC部分的3843電壓反饋端實現(xiàn)DC升壓控制；一路輸出到AC部分的TL431部分，通過改變光耦的電流來實現(xiàn)死循環(huán)控制調(diào)節(jié)PWM。

LCD顯示

LCD顯示采用的是IO仿真LCD驅(qū)動。同時按鍵部分跟LCD共享IO。要注意的是上述的電阻值需要根據(jù)對應(yīng)的LCD調(diào)整。太大的話可能會導(dǎo)致驅(qū)動波形變形而顯示效果不好。

電流采集

因為芯片有10bit高精度AD，所以方案中我們采用了一個小電阻直接采集電流模式。為了防止消耗，同時也為了能夠精確采集到電流，我們采用了25毫歐的功率電阻。

MCU外圍設(shè)置

SH79F081利用3路AD來采集當前輸出電壓，輸出電流，USB輸出電壓。根據(jù)當前AD值來進行對應(yīng)的控制。同時有背光控制，PWM輸出控制等。

后續(xù)

以上第一版電源適配器的PWM控制都是采用的外部PWM芯片而沒有利用SH79F081的PWM模塊，所以我們第二版的電源適配器采用的是芯片內(nèi)置PWM模塊。只有在AC部分還是采用7575控制。這樣可以節(jié)省一個DC PWM控制的3843及對應(yīng)的外圍器件，同時節(jié)省一個USB PWM控制34063及對應(yīng)的外圍。這樣升級后，可以減少BOM器件，減小PCB尺寸，同時降低功耗提升轉(zhuǎn)換效率。