步步高F19型便携式VCD电源电路组成及工作原理分析

　　一、电源电路

　　1、电路组成

　　F19采用集成的DC-DC控制变换电路来输出电压。该电路（见图1）主要由S8520D30MC（U9）、场效应管Q3、Q9组成，同时还包括适配器、电池供电模式、开/关机控制等电路。

图1 电路组成

　　2、器件介绍

　　（1）PWM控制器S8520D30MCS8520D30MC降压型PWM控制器工作频率为60kHz,输出电压为3V,是一只内部无过载保护电路的集成PWM控制器。该IC采用SOT-23~5封装，图2为其封装形状。

图2 封装形状

　　S8520D30MC内部方框图见图3,管脚功能为：①脚（ON/OFF）是电源开关控制端，控制PWM电路高电平开窟，低电平停止。②脚（VSS）是电源地。③脚（VOUT）是输出电压监测端，主要为反馈稳压控制。④脚（EXT）是连接外部晶体管的控制端，主要输出PWM脉冲驱动外部开关管。⑤脚（VIN）是IC供电端。

图3 S8520D30MC内部方框图

　　（2）场效应管S12305DS场效应管S12305DS是一只P沟道、1.25W、1.8V（G-S）MOSFET器件，原理见图4.

图4 原理框图

　　3、原理概述

　　F19的供电采用集成降压型PWM控制器作为DC-DC转换（见图5）。因而电路结构简单、维修方便。

图5

　　电源部分可以分为几个状态来分析：

　　（1）待机状态：外接电源适配器电压从CN5输入，D18和D12导通，MOS管09截止。电压加到开关管Q3的s极，同时加到S8520D30MC⑤脚为IC供电，此时S8520D30MC的①、②、③脚是低电平。IC处于待机状态，MOS管Q3的G极为高电平而截止，VDD3无输出。

　　（2）开机状态开/关机原理见图6.通过主机和线控器开机时，按键产生的低电平使Q4导通，其集电极得到高电平并加到U9①脚，U9内部PWM调制启动，MOS管Q3导通，VDD3输出电压。U9③脚为输出电压监测脚，主要用作反馈稳压。当开机后。开机键复位，START端变为高电平，Q4截止，此时由R75、R53在VDD3上分压得到高电平输入S8520D30MC①脚，维持IC正常工作，持续输出工作电压。

图6 开机状态开/关机原理

　　（3）关机状态无论手动还是自动关机。都需要给U9①脚一个低电平。当手动关机、无碟关机、低压关机时，OFF-1、OFF-2信号为高电平，双二极管D4导通，Q14导通，U9①脚为低电平。开仓时，开仓关机电路使OFF为低电平并直接加到U9①脚，U9停止振荡工作，使MOS管Q3截止，无VDD3电压输出，处于待机状态。

　　（4）电池供电当采用电池供电时见图5,BATT+端电压加到MOS管Q9的D极，此时D18截止。G极为低电平，Q9导通，电池电压经Q9的D、S极后给U9和开关管Q3供电。由于MOSFET器件导通电阻极小，所以输出电压VDD接近电池电压。

　　二、充电电路

　　1、电路构成

　　F19采用可充电锂离子电池，由于锂电池在各方面要求都比较严格，因此充电电路较为复杂。本机采用BQ24010集成厚膜充电电路，外接充电指示电路，简单实用，原理见图7.

　　2、锂离子电池

　　锂离子（Li-ion）电池和锂聚合物（Li-Polymer）电池是近几年发展起来的高能量电池，和镍氢、镍镉电池相比有能量集中、体积小、无记忆效应等优点。

　　F19采用单颗容量为1350mAh的锂电池，额定电压是3.7V.充电终止电压为4.1V.

　　3、充电模块

　　BQ24010BQ24010是德州仪器公司（TI）的锂电池充电管理芯片。利用该芯片设计的充电电路外围电路极其简单，非常造合便携式电手产品的紧凑设计需要。BQ24010可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监跚。利|用电池组温度传感器连续检测电池温度。当电池温度超出设定范围时，BQ24010关闭对电池的充电。内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LED指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、电流终止充电、低功耗睡眠等特性。其引脚排列见图8.各管脚功能为：①脚（IN）：充电电压输入（该脚必须连接VCC）。②脚Vcc:Vcc电源输入。③脚（STAT1）：充电状态输出1.④脚（STAT2）：充电状态输出2.⑤脚、Vss:地。⑥脚（ISET）：充电电流调整（输出）。

图8 引脚排列图

　　⑦脚（PG）：电源状态输出。⑧脚（TS）；电池温度监测输入；⑨脚：电池电压监测输入。⑩脚：充电电流输出。

　　4、原理分析

　　F19为即插即用型充电设计，在任何时候插上适配器，BQ24010将检测机内锂电池电压，如果电压未达到饱和电压（通常为4.1V），B024010将自动对电池充电。

　　从图9可以看出，充电完全不受系统的控制，当CN5插上适配器时，电压经D18加到U16 BQ24010的①、②脚，IC自动检测BATr电压。如果电压低于门限值。将以恒流的10%预充电。电压达到门限值时。即以近0.5C进行恒流充电，电流从U16第①脚流入，从第⑩脚流出加到BAT+给电池充电。

　　BAT+电压在恒流充电期间将逐渐上升，一直达到4.1V时才转变为恒压充电，电压保持4.1V不变，电流逐渐变小为零，充电完成。

　　U16⑨脚（BAT）在预充电时检测电池门限电压，在恒流充电过程中检测何时达到标准终止电压。

　　多数锂电池内部都有温度传感器，用于IC检测并保护电池在充电过程中控制温度在规定范围内，BQ24010C⑧脚为电池温度检测脚，但在本视中未被采用。

　　BQ24010第⑥脚为充电电流设置端，该脚与GND之间的电阻R136的阻值可决定充电电流的大小。三极管Q15使机器具有两种充电电流，当不开机充电时，P-VDD3为零，Q15基极为低电平而导通，U16⑥脚（ISET）端有电阻R136和R26并联，此时电池的充电电流将变大，充电时间将缩短；当在播放状态F充电时，Q15基极为高电平而截止，U16⑥脚（ISET）端只有电阻R136接地，此时电池的充电电流将变小，充电时间将延长。

　　在充电的同时，BQ2401③脚发出低电平，使Q7导通，D19发光用作充电指示。

　　三、电压检测电路

　　电压检测电路（图10）主要用作检测电池电压，作用有两个：一是当电池电压下降到一定值时，使电量显示符号闪动；二是当3V电压下降到一定值时，自动美机。在图11中，电压检测电路由NJM2100/BA4510（U18）和AZ432AN（U19）组成，U7,U12怍为可选组件在本电路中未采用。

图10 电压检测电路原理图

图11

　　1、三端精密器件

　　AZ432AN三端可调精密稳压器件AZ432AN,其特性类似于TL431,只是它的基准电压为1.25V,而TL431为2.5V.该IC在电路中的作用是获得精密的基准电压，为检测电路提供参考电压。

　　2、电路原理分析

　　（1）LOW-POWER:送SPCA716A 86脚，作LCD电池低电量报警显示控制信号。

　　（2）OFT-2:自动关机信号，当电源VDD3下降到一定值时，该信号起控。

　　（3）VDD:电池电压，经R137、R145分压得到取样电压经R149输入U18第③脚同相端，而反相端电压被AZ432（U19）稳定在1.25V.当VDD电压在3.37V以上时。分压取样电压大于1.25V,U18①脚输出高电平给SPCA716A,CPU控制电量显示电路接受来茸FAN8038的电量显示控制信号，并作模拟显示。当VDD电压低于3.37V时，分压取样电压将小于1.25V,U18①脚输出低电平给SPCA716A、LCD的电量显示符号外框将闪动报警。

　　（4）VDD3:3.3V电压，经R147、R150分压取样后加到U18第⑥脚反相端，而同相端电压被AZ432（U19）稳定在1.25V.当VDD3电压大于2.97V时，分压取样电压大干1.25V,OFF-2（U18⑦脚）输出低电平，双二极管D4截止，整机正常工作。当VDD3低于2.97V时，分压取样电压小于1.25V,OFF-2（U18⑦脚）输出高电平，双二极管D4导通，Q14导通，低电平加到U9第①脚，U9截止，并使Q4截止，VDD3端无输出电压，机器自动关机。