CN110311440A - 一种宽输出电压的电源管理模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽输出电压的电源管理模块，主要由聚合物锂电池充电模块、DC升压模块及DC降压模块组成；聚合物锂电池充电模块是基于TP4056芯片的聚合物锂电池，TP4056芯片连接MicroUSB接口和聚合物锂电池接口，DC升压模块由SD6271升压芯片及其外围电路构成，DC降压模块包括SY8089降压芯片，XC6206‑2.8V降压芯片和AMLLL7L13‑3.3V降压芯片。本发明是将多个电源模块集成到一块PCB单元，具有多个输出电压，能够满足控制系统的各种供电需求，避免增加过多的电源及其管理模块，减小PCB布线及系统体积，为芯片控制系统的合理布局设计提供一种新思路。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备系统技术领域，尤其涉及一种宽输出电压的电源管理模块。
背景技术
当今世界，人们的生活已是片刻也离不开电子设备。电源管理芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责，电源管理芯片对电子系统而言是不可或缺的，其性能的优劣对整机的性能有着直接的影响。
例如，在一些常用语音或视频监控的控制系统中，需要为系统的主控模块、GPRS模块、定位模块、语言模块、视频模块及其指示电路、复位电路等进行供电，各个模块及其功能区电路的额定电压不一；而常用为系统供电的锂电池只有1.5V、3.0V及3.6V等特定供电范围的型号，如果芯片控制系统中每个模块都独立设置一套供电电池盒，则无形中增加了整个系统的体积空间和重量，使控制系统无法正常搭载在无人机、天车、车载、随身穿戴设备等领域。
电源管理芯片的应用范围十分广泛，发展电源管理芯片对于提高整机性能具有重要意义，对电源管理芯片的选择与系统的需求直接相关，而数字电源管理芯片的发展还需跨越成本难关。当前，如何对电源管理模块的内部结构进行合理布局及组合，是本领域的攻关课题之一。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种宽输出电压的电源管理模块。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种宽输出电压的电源管理模块，其特征在于，主要由以下部分组成：
1)聚合物锂电池充电模块；
2)DC升压模块；
3)DC降压模块。
优选地，所述聚合物锂电池充电模块具体是指基于TP4056芯片的聚合物锂电池，所述TP4056芯片的输入端连接有MicroUSB接口，所述TP4056芯片与MicroUSB接口之间的电路上设有充电指示灯，所述TP4056芯片的输出端连接有聚合物锂电池接口，所述聚合物锂电池接口通过接线端子连接有聚合物锂电池。
优选地，所述MicroUSB接口的输入电压为5V±5％，所述聚合物锂电池的固定输出电压为3.7V。
优选地，所述DC升压模块由SD6271升压芯片及其外围电路构成，所述SD6271升压芯片的输入端与聚合物锂电池连接，所述SD6271升压芯片的输出端电压为5V。
优选地，所述DC降压模块包括SY8089降压芯片，XC6206-2.8V降压芯片和AMLLL7L13-3.3V降压芯片，所述SD6271升压芯片的输出端并联连接有SY8089降压芯片的输入端及AMLLL7L13-3.3V降压芯片的输入端。
优选地，所述SY8089降压芯片的输出端连接有XC6206-2.8V降压芯片的输入端，所述SY8089降压芯片的输出端电压为4.2V，所述XC6206-2.8V降压芯片的输入端电压为2.8V。
优选地，所述AMLLL7L13-3.3V降压芯片的输出端电压为3.3V。
优选地，所述聚合物锂电池充电模块、DC升压模块和DC降压模块集成在同一个PCB电路板上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将聚合物锂电池充电模块、DC升压模块和DC降压模块集成在同一个PCB电路板上，聚合物锂电池充电模块具体是指基于TP4056芯片的聚合物锂电池，DC升压模块由SD6271升压芯片及其外围电路构成端与聚合物锂电池连接，DC降压模块包括SY8089降压芯片，XC6206-2.8V降压芯片和AMLLL7L13-3.3V降压芯片；一方面，本发明是将多个电源模块集成到一块PCB单元，这样有利于减小PCB布线，减小系统体积；另一方面，本发明的输出电压为5V、4.2V、3.7V、3.3V及2.8V，基本上满足了2.7-5.5V电压范围的控制芯片及其电子元件模块(诸如扩音器、摄像头、麦克风、GPS定位器等)的供电需求同时满足控制系统的各种供电需求，避免增加过多的电源及其管理模块，为芯片控制系统的合理布局设计提供一种新思路。
附图说明
图1为本发明提出的一种宽输出电压的电源管理模块的系统框图；
图2为本发明基于TP4056芯片的聚合物锂电池充电模块的原理图；
图3为本发明聚合物锂电池充电模块的MicroUSB接口的接线示意图；
图4为本发明聚合物锂电池充电模块的聚合物锂电池接口的接线示意图；
图5为本发明基于SD6271的DC升压模块的原理图；
图6为本发明基于SY8089的DC降压模块的原理图；
图7为本发明基于XC6206-2.8V的DC降压模块的原理图；
图8为本发明基于AMLLL7L13-3.3V的DC降压模块的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
为了满足一般的轻型控制系统所有模块能够正常工作，本发明设计了一套电源管理模块，整个控制系统供电通过聚合物锂电池供电，电源管理模块分为以下部分：
1)聚合物锂电池充电模块；
2)DC升压模块；
3)DC降压模块。
参照图1-8，本发明将聚合物锂电池充电模块、DC升压模块和DC降压模块集成在同一个PCB电路板上，聚合物锂电池充电模块具体是指基于TP4056芯片的聚合物锂电池，TP4056芯片的输入端连接有MicroUSB接口，TP4056芯片与MicroUSB接口之间的电路上设有充电指示灯，TP4056芯片的输出端连接聚合物锂电池接口，聚合物锂电池接口通过接线端子连接有聚合物锂电池，MicroUSB接口的输入电压为5V±5％，聚合物锂电池的固定输出电压为3.7V。
DC升压模块由SD6271升压芯片及其外围电路构成，SD6271升压芯片的输入端与聚合物锂电池连接，SD6271升压芯片的输出端电压为5V。
DC降压模块包括SY8089降压芯片，XC6206-2.8V降压芯片和AMLLL7L13-3.3V降压芯片，SD6271升压芯片的输出端并联连接有SY8089降压芯片的输入端及AMLLL7L13-3.3V降压芯片的输入端；SY8089降压芯片的输出端连接有XC6206-2.8V降压芯片的输入端，SY8089降压芯片的输出端电压为4.2V，XC6206-2.8V降压芯片的输入端电压为2.8V；AMLLL7L13-3.3V降压芯片的输出端电压为3.3V。
参照图1，整个系统工作流程为：聚合物锂电池首先通过SD6271将聚合物锂电池3.7V升压到5V。输出的5V主要分为两路，一部分为控制系统需要5V供电的模块进行供电，另一部分用于降压模块的降压进行DC/DC转换。降压也分为两路：一是通过SY8089降到4.2V，SY8089输出端接到XC6206-2.8V，将4.2V降低到2.8V；二是通过AMLLL7L13-3.3V降到3.3V。
参照图2-4，本发明采用3.7V输出电压的的聚合物锂电池，通过TP4056模块对其进行充电。图2为聚合物锂电池充电模块的原理图，U3为TP4056芯片，R1、R2、R3、LED外围电路共同组成充电模块，两个LED为充电指示灯；图3中J1为MicroUSB接口使用普通的手机适配器或者电脑USB供电接口均能为设备充电，这样方便用户使用；图4中的P1为聚合物锂电池接口，聚合物锂电池通过接线端子，与充电模块相连。
参照图5，SD6271升压模块由SD6271升压芯片及其外围电路构成，主要将锂电池输出电压3.7V升到5V，图5中的U4为SD6271芯片，电感L1、二极管D1、电阻R4、R5、R6为其外围电路，输出端为+5V，与SY8089、AMLLL7L13-3.3V输入端相连；其中电阻R4、R5为调节输出电压的电阻，为了是输出电压为5V，本发明设置R4＝110KΩ、R5＝15KΩ。
参照图6，SY8089降压芯片为降压模块，将SD6271模块输出的电压稳定在4.2V、并用于XC6206-2.8V降压芯片输入。图中U6、电感L2、电容C7、C8、C9以及电阻R7、R8共同组成SY8089降压芯片。电阻R7、R8用于调节输出电压至，为了输出电压为4.2V，设置R7＝330KΩ、R8＝56KΩ。输入端为+5V，其输出端为4V2。
参照图7，XC6206-2.8V降压芯片为降压模块，将SY8089降压芯片输出的电压降到2.8V。输入端4.2V串联两个电阻R16＝200KΩ、R17＝100KΩ，并将R16、R17中间输出的电压连接到控制系统的电压检测端口，用于电压检测。
参照图8，AMLLL7L13-3.3V降压芯片为降压模块，将SD6271模块输出的电压降到3.3V。图中U5为AMLLL7L13-3.3V降压芯片，C2、C3为10uF/16V电解电容，所述C5、C4为0.1uF去耦电容。
由上可知，本发明首先利用基于TP4056芯片的聚合物锂电池充电模块，维持聚合物锂电池充放电的稳定性及安全性；再通过SD6271将聚合物锂电池3.7V升压到5V；输出的5V主要分为两路，一部分为控制系统需要5V供电的模块进行供电，另一部分用于降压模块的降压进行DC/DC转换。降压也分为两路：一是通过SY8089降到4.2V，SY8089输出端接到XC6206-2.8V，将4.2V降低到2.8V；二是通过AMLLL7L13-3.3V降到3.3V。
因此，本发明的输出电压为5V、4.2V、3.7V、3.3V及2.8V，基本满足2.7-5.5V电压范围的控制芯片及其电子元件模块(诸如扩音器、摄像头、麦克风、GPS定位器等)的供电需求，本发明是将多个电源模块集成到一块PCB单元，这样有利于减小PCB布线，减小系统体积，同时满足控制系统的各种供电需求，避免增加过多的电源及其管理模块，为芯片控制系统的合理布局提供一种新思路。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种宽输出电压的电源管理模块，其特征在于，主要由以下部分组成：
1)聚合物锂电池充电模块；
2)DC升压模块；
3)DC降压模块。
2.根据权利要求1所述的一种宽输出电压的电源管理模块，其特征在于，所述聚合物锂电池充电模块具体是指基于TP4056芯片的聚合物锂电池，所述TP4056芯片的输入端连接有MicroUSB接口，所述TP4056芯片与MicroUSB接口之间的电路上设有充电指示灯，所述TP4056芯片的输出端连接有聚合物锂电池接口，所述聚合物锂电池接口通过接线端子连接有聚合物锂电池。
3.根据权利要求1或2所述的一种宽输出电压的电源管理模块，其特征在于，所述MicroUSB接口的输入电压为5V±5％，所述聚合物锂电池的固定输出电压为3.7V。
4.根据权利要求1所述的一种宽输出电压的电源管理模块，其特征在于，所述DC升压模块由SD6271升压芯片及其外围电路构成，所述SD6271升压芯片的输入端与聚合物锂电池连接，所述SD6271升压芯片的输出端电压为5V。
5.根据权利要求1或4所述的一种宽输出电压的电源管理模块，其特征在于，所述DC降压模块包括SY8089降压芯片，XC6206-2.8V降压芯片和AMLLL7L13-3.3V降压芯片，所述SD6271升压芯片的输出端并联连接有SY8089降压芯片的输入端及AMLLL7L13-3.3V降压芯片的输入端。
6.根据权利要求5所述的一种宽输出电压的电源管理模块，其特征在于，所述SY8089降压芯片的输出端连接有XC6206-2.8V降压芯片的输入端，所述SY8089降压芯片的输出端电压为4.2V，所述XC6206-2.8V降压芯片的输入端电压为2.8V。
7.根据权利要求5所述的一种宽输出电压的电源管理模块，其特征在于，所述AMLLL7L13-3.3V降压芯片的输出端电压为3.3V。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种宽输出电压的电源管理模块，其特征在于，所述聚合物锂电池充电模块、DC升压模块和DC降压模块集成在同一个PCB电路板上。
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