1、 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號：專 業(yè)：設(shè)計(論文)題目：帶模擬電路電量指示的移動電源指 導(dǎo) 教 師： 2013 年 4 月 12 日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3“文獻綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄

2、目內(nèi)，學(xué)生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）；4有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當按照國標GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。文 獻 綜 述摘要 本文概要地介紹了移動電源設(shè)計的背景及意義。通過分析設(shè)計帶模擬電路電量指示的移動電源的實施模塊，相應(yīng)地敘述了各模塊電路以及選擇的最佳器件，并對系統(tǒng)設(shè)計進行優(yōu)化。并介紹了硬件電路的功能及特點。關(guān)鍵詞 移動電源 硬件電路 功能 特點 1 帶模擬電路電量指示的移動電源

3、設(shè)計的背景及意義隨著智能產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，智能手機和平板電腦等產(chǎn)品已成為了生活中必不可少的一大裝備。而隨著人們需求的不斷提升，這些移動產(chǎn)品的配置也越來越高。配置的不斷提升，帶來的直接結(jié)果就是能耗的上升。因此，這對于電池容量就提出了更高的要求，而本身產(chǎn)品自帶的電池顯然無法滿足用戶的需求。針對耗電量大，電池容量小，解決這一問題的最佳方案，就是隨身攜帶一個移動電源，就可以實現(xiàn)于室外隨時隨地為多種數(shù)碼產(chǎn)品移動充電。智能型移動電源一般都帶有內(nèi)置鋰電池的4級LED電量指示，以顯示移動電源剩余多少電量，常規(guī)作法利用帶ADC接口的單片機來偵測電池電壓實現(xiàn)這一功能，基于成本考慮，本課題提出利用廉價的四運放模擬電路來

4、實現(xiàn)這一功能。對手機及PAD充電的移動電源的研究對未來的電池發(fā)展具有重要的理論意義和應(yīng)用價值，適應(yīng)了電子技術(shù)的發(fā)展需求。2 系統(tǒng)模塊圖本文論述的電路系統(tǒng)設(shè)計由四部分組成：電量指示電路、鋰電池充電管理電路、鋰電保護IC電路和DC-DC升壓電路，總體設(shè)計框圖如圖1所示。圖1 總體設(shè)計框圖3 方案概述根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，基于完整的移動電源進行整體硬件設(shè)計，電路主要包含電量指示電路、1A充電管理電路、鋰電保護IC電路以及DC-DC升壓電路等。3.1 電量指示電路該部分利用四運放設(shè)計移動電源內(nèi)置的鋰電池電壓檢測比較電路，驅(qū)動4級LED 指示功能，選用集成運算放大器LM324。LM324四運放集成電路具有電

5、源電壓范圍寬,靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點。LM324采用14腳雙列直插塑料封裝，引腳排列如圖2所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖3所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”分別為兩個信號輸入端的同相輸入端和反相輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。14 13 12 11 10 9 8 V-LM324V+-+-+- 1 2 3 4 5 6 7圖2 LM324引腳排列-+ A（同相輸入端）（反相輸入端）Vi-Vi+V+VoV-圖3 LM324電路符號3.2 1A充電管理電路本課題選用單

6、節(jié)鋰電池線性充電管理芯片LTC4054。LTC4054是凌特公司的最新鋰電池充電芯片，用LTC4054設(shè)計的充電電路用到的外圍元器件相對較少，很簡潔，而且它們都是超小型的封裝，非常適合手持設(shè)備使用。LTC4054在工作中不用專門的散熱器就可以對電池進行大電流的充電，而且可以直接從USB端口取電工作，適合用于電腦、PAD、手機等設(shè)備中。該芯片有以下特性：超小型的封裝；可編程的充電電流可達800 mA；不需要外接MOSFET；帶溫度控制的最大充電率的恒流/恒壓充電模式；可直接從USB接口對單節(jié)鋰離子電池充電；充電電流監(jiān)測輸出；設(shè)定4.2V的充電電壓，精度達1%；自動重充；充電狀態(tài)輸出引腳；C/10

7、的充電終止控制；關(guān)閉時僅25 uA電源電流等。LTC4054引腳排列如圖4所示。 LTC40541CHRGGNDBAT2354PROGVCC圖4 LTC4054引腳排列LTC4054管腳說明如表1所示。表1 LTC4054管腳功能說明管腳號符號管腳功能描述1 eq xto(CHRG) 開路式的充電狀態(tài)輸出端。當電池正在充電時， eq xto(CHRG) 引腳端被N溝道MOFSET管置低電平。當電池充電完成時，通過 eq xto(CHRG) 有大約20uA的電流，以指示供電電源仍存在，當LTC4054檢測到欠壓鎖定時， eq xto(CHRG) 被強迫置高阻抗狀態(tài)。2GND地線。3BAT充電電流

8、輸出端，提供充電電流給電池和控制到4.2V的最后浮充電壓。由這個引腳端的一個內(nèi)置精密電阻分壓器來設(shè)定這個電壓并且在半閉模式中斷開該腳。4VCC電源電壓供應(yīng)端，提供電源給充電芯片。5PROG充電電流編程，控制電流監(jiān)視器和半閉引腳端。3.3 鋰電保護IC電路該電路選用DW01+鋰電池保護電路。DW01+避免了鋰電池因過充電、過放電、電流過大導(dǎo)致的電池壽命縮短或電池被損壞等，它具有高精確度的電壓檢測與時間延遲電路。管腳排列如圖5所示。DW01654132 GND VCC TDOD CS OC圖5 DW01+管腳排列管腳功能描述如表2所示。表2 DW01+管腳描述管腳號符號I/O管腳描述1ODO放電控

9、制FET門限連接管腳。2CSI/O電流感應(yīng)輸入管腳，充電器檢測。3OCO充電控制FET門限連接管腳。4TDI延遲時間測試管腳。5VCCI正電源輸入管腳。6GNDI負電源輸入管腳。3.4 DC-DC升壓電路本課題選用DC-DC升壓IC芯片CH1001。CH1001是一種CMOS升壓的DC-DC控制器，主要由振蕩電路、誤差放大器、相位補償電路、基準電壓源、PWM/PFM切換控制電路等組成。CH1001芯片可用于需要高效率、高輸出電流的應(yīng)用電路上，方法是外接低通態(tài)電阻N溝道功率MOS。通過PWM/PFM切換控制電路將工作狀態(tài)切換為PFM控制電路，這樣就可以防止因IC的工作電流引起的效率降低的現(xiàn)象出現(xiàn)

10、。CH1001有以下特點：低電壓工作，可保證以0.9V（IOUT =1mA）啟動；占空比，內(nèi)置PWM/PFM切換控制電路（15%78%）；振蕩頻率，300KHz；輸出電壓，在1.5V15V之間；輸出電壓精度，2%；帶開/關(guān)控制功能；外接部件可以是線圈、二極管、電容器、晶體管等。CH1001芯片的引腳排列如圖6所示。CH1001 12354圖6 CH1001芯片的引腳排列管腳功能描述如表3所示。表3 CH1001管腳功能說明管腳號符號管腳功能描述1 FB電壓調(diào)整。2 VDDIC電源引腳。3 CE使能引腳。4 GND接地引腳。5 EXT 外接晶體管引腳。4 硬件功能及特點4.1 功能包括(1) 1

11、A充電管理，根據(jù)鋰電的電壓，自動調(diào)節(jié)充電電流。過程有：預(yù)充，恒壓充電和浮充充電等；(2) DC-DC升壓，鋰電的電壓在2.74.2V之間，而2.74.2V的電壓是不能直接給其它數(shù)碼產(chǎn)品充電的，因為數(shù)碼產(chǎn)品的鋰電電壓也是2.74.2V,同電位的電壓之間是不能充電的。所以移動電源向外輸出電能是必須要有升壓系統(tǒng)，把2.74.2V 的鋰電電壓升壓到5V，由智能IC監(jiān)控整個充電過程，這樣就可以給其它數(shù)碼產(chǎn)品充電了；(3) 電量指示，即在電路中加有電量指示LED燈，用戶可以在使用過程中隨時檢查電量；(4) 帶短路保護、自動負載檢測、恒壓、恒流輸出；(5) 帶鋰電保護控制，包括過充電保護、過放電保護和過電流

12、保護。4.2 特點插上負載自動開機，無負載自動關(guān)機，輸出短路時系統(tǒng)功耗與待機功耗均低于5uA，升壓效率大于90%。5 小結(jié)根據(jù)開題報告的要求，分析設(shè)計課題的意義，構(gòu)思方案。通過查閱資料了解移動電源的相關(guān)知識，并將知識總結(jié)分析，了解到相關(guān)原理并對主題進行系統(tǒng)設(shè)計。本文通過了解帶模擬電路電量指示的移動電源設(shè)計的背景及意義，對其硬件原理圖進行總體方案論證，選出合適的元器件實現(xiàn)電路模塊功能。在此基礎(chǔ)上進行深入地學(xué)習(xí)，從而更好地完成對帶模擬電路電量指示的移動電源的設(shè)計。參 考 文 獻1 周志敏，周繼海，紀愛華. 便攜式電子設(shè)備充電器使用電路與電源管理M. 北京：中國電力出版社，2008.2 王鴻麟，景占

13、榮. 通信基礎(chǔ)電源M. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.3 李健，田航. 鋰電池線性充電器管理芯片LTC4054及其應(yīng)用J. 重慶教育學(xué)院學(xué)報，2004，3：2025.4 張超，曹波，張志甜，盧漢. RFID手持機鋰電池快速充電電路設(shè)計J. 微計算機信息，2009，32：12.5 陳學(xué)元，田曉明，于天國. 基于手持導(dǎo)航產(chǎn)品的鋰離子電池充電技術(shù)J. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2007，23：182184.6 黃閩海. LM324四運放實用電路的設(shè)計J. 福建輕紡，2002，8：2629.7 胡新福. 鋰離子電池保護電路應(yīng)用中存在的問題及改進J. 常州工學(xué)院學(xué)報，2012，1：5558.8 童詩白.

14、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社，1988.9 嚴曉浪，吳曉波. 低壓低功耗模擬集成電路的發(fā)展J. 微電子學(xué)，2004，4：371376.10 程劍平，魏同立. 鋰離子保護電路中的負電壓檢測J. 電子器件，2002，4：409412. 11 張新昌. 集成運算放大器的應(yīng)用M. 北京：高等教育出版社，1985.12 王陽. CMOS模擬集成電路與系統(tǒng)設(shè)計M. 北京：北京大學(xué)出版社，2012.13 程瑋. 簡易鋰電池后備電源控制板設(shè)計J. 機電技術(shù)，2012，5：104106.14 李桂宏，謝世健. 集成電路設(shè)計寶典M. 北京：電子工業(yè)出版社，2006. 15 徐芝蘭，楊蓮興. CMOS

15、集成電路低功耗設(shè)計方法J. 微電子學(xué)，2004，3：223226. 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：1、本課題要研究的問題本課題主要研究如何通過模擬電路來實現(xiàn)移動電源4級LED 電量指示。智能型移動電源一般都帶有內(nèi)置鋰電池的4級LED電量指示，以顯示移動電源剩余多少電量，本課題提出利用廉價的四運放模擬電路來實現(xiàn)這一功能，研究內(nèi)容基于完整的移動電源進行整體硬件設(shè)計，包含移動電源內(nèi)部對鋰電充電電路，過壓，過流，短路保護，同時需支持雙路USB 5V/2A輸出，以滿足同時給手機及PAD充電需求。2、擬采用的研究手段先修主干課程包括：數(shù)字電路、模擬電路。查找資料：通過網(wǎng)絡(luò)、會議、報紙、期刊、文獻等途徑自行查找有關(guān)帶模擬電路電量指示的移動電源設(shè)計的知識，并在大量的資料中找出對本課題有用的知識，整理與總結(jié)。向他人請教：對于帶模擬電路電量指示的移動電源設(shè)計的問題，可以向老師、同學(xué)或網(wǎng)絡(luò)在線解答等途徑，進一步的學(xué)習(xí)與掌握有關(guān)帶模擬電路電量指示的移動電源設(shè)計的知識。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：1對“文獻綜述”的評語：文獻綜述對課題背景、充電保護電路、低壓檢測電路、鋰電保護、