基于LP2951單鍵開關(guān)機電源電路設(shè)計

趙鵬濤，劉 巖，王 劍

(1.第二炮兵工程學(xué)院電工電子技術(shù)教研室，陜西西安 710025;2.中國空間技術(shù)研究院 503所，北京 100086)

電池供電是常電電子設(shè)備、智能儀器儀表等產(chǎn)品中常見的供電方式，而單鍵開關(guān)電路是其常用的電源形式，其實現(xiàn)方式多種多樣。一般可采用觸發(fā)器[1]、555集成電路和單片機等可編程器件[2-3]。這些實現(xiàn)方式會增加整個電路的復(fù)雜度，不能達到簡潔、實用的效果。文中介紹了一種基于LP2951簡易、穩(wěn)定的單鍵開關(guān)電路。

1 芯片介紹

LP2950/LP2951為小功率穩(wěn)壓器，靜態(tài)電流小，輸入輸出壓差低，適合電池供電系統(tǒng)，當電池長時間使用電壓下降后，靜態(tài)電流增加很小。LP2950為3腳TO-92封裝，LP2951為雙列直插塑料封裝，如圖1所示，LP2951內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示[4]。

圖1 LP2950/LP2951封裝及引腳

圖2 LP2951內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

其中，LP2951具有與電源供電有關(guān)的特性如下:

(1)邏輯控制電子開關(guān)，低電平有效，而接高電平時關(guān)閉電源芯片。

(2)輸出電壓在1.24～30 V內(nèi)可調(diào)。沒有調(diào)節(jié)電路時，默認輸出電壓為5 V。

(3)輸出電流最大為100 mA。

(4)具有電池電壓過低關(guān)機功能。正常工作狀態(tài)時，Pin5 ERROR端輸出高電平，當外部電源電壓低于工作電壓時，ERROR端輸出低電平。

2 電源電路設(shè)計

智能儀器設(shè)備，由于有多個功能，常由多個按鍵實現(xiàn)，現(xiàn)假設(shè)有兩個主要功能按鍵，使其擁有開機功能;另設(shè)定一鍵作為關(guān)機鍵。設(shè)計電源電路如圖3所示。

圖3 電源電路硬件電路圖

圖3中按鍵S1為關(guān)機鍵，S2、S3為具有開機能力的兩個功能鍵;VDD為電源芯片LP2950直流穩(wěn)壓的輸出電壓，+5 V;VFH為電池電壓;U2為具有低壓關(guān)機電源電路，輸出電壓VCC;U3及其外圍電路組成為輸出電壓可調(diào)電源電路，輸出電壓VCC1

其中，VREF為LP2951內(nèi)部參考電壓1.235 V;IFB為反饋端電流 -20 nA[4]。

3 工作原理

3.1 開機工作原理

任意按下功能鍵S2或S3均可使電源芯片工作。兩者工作原理一樣，具體工作過程如下。

在關(guān)機狀態(tài)下，與非門[8]CD74HC132[5]的 U1-1A、U2-1A輸入端為高電平，對應(yīng)輸出端為低電平。當按下S2或S3時，根據(jù)電容特性[6]，在U1-1A輸入端形成低電平，經(jīng)U1-2B、U1-3C輸出端，即Pin8為高電平，經(jīng) C4、R7和二極管[7]CR1在U2-2B 輸入端出現(xiàn)高電平，從而U2的6引腳為低電平，使電源芯片LP2951工作，并使其ERROE輸出高電平。開機后，為實現(xiàn)功能而再多次按下S2或S3，由于ERROE輸出高電平，使U2-2B輸入端維持高電平，這樣就保證SHUTDOWN端為低電平，保持電源芯片工作。

3.2 關(guān)機工作原理

在開機狀態(tài)下，按下關(guān)機鍵S1，使U2的3端、U1的8端變?yōu)椤?”，使 U2的6端為“1”，即 LP2951的SHUTDOWN為高電平，關(guān)閉電源芯片，從而使ERROR端輸出低電平;當按鍵抬起后，U2的3端、U1的8端變?yōu)椤?”，但ERROR端為“0”，所以一直處于關(guān)機狀態(tài)。當外部電池電壓過低后，LP2951的ERROR端輸出低電平，從而關(guān)機。

4 結(jié)束語

該電源電路，曾用于線纜探測設(shè)備的信號源上，工作效果良好。線纜探測設(shè)備的信號源實物如圖4所示。從電路結(jié)構(gòu)和原理可以看出，電路具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便可靠、具有通用性。

圖4 線纜探測設(shè)備的信號源實物

[1]陳杰，鄭玉全.一種簡易的自動開/關(guān)機電路設(shè)計[J].電子設(shè)計應(yīng)用，2005(7):129-130.

[2]苗新法.便攜式環(huán)境測試儀電源電路設(shè)計[J].通信電源技術(shù)，2010(6):41-42.

[3]艾曉輝.基于PSoC的單鍵開關(guān)機和自動關(guān)機方案[J].電子產(chǎn)品世界，2008(3):118-119.

[4]National Semiconductor.LP2950/LP2951 Data sheet[M].American:National Semiconductor，2005.

[5]Texas Instrument.CD74HC132 data sheet[M].Texas，USA:Texas Instruments Incorporated，1997.

[6]邱關(guān)源.電路[M].北京:高等教育出版社，1999.

[7]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ):數(shù)字部分[M].北京:高等教育出版社，2000.

[8]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ):模擬部分[M].北京:高等教育出版社，2000.