對锂電池稍微有點了解的小夥伴,應該都知道一個事實
單節锂電池,它的電壓是在3.0V~4.2V之間
不同類型的單節锂電池,電壓的範圍是相同的,不同的是電池的容量不一樣。比如有些單節锂電池,它的電池容量是3700mAh,而有些則是4500mAh。
盡管電池的容量不一樣,但就單節锂電池而言,它的電壓範圍始終維持在3.0V~4.2V之間。充滿電的時候,最大電壓不能超過4.2V;用完電的時候,最低電壓不得小于3.0V。
單節锂電池
這就是锂電池的一些基本電路特性。
問題來了,如果我們在開發一個項目的時候,遇到锂電池供電,而且還是單節,電路的其他部分則需要5.0V供電,這個時候作為工程師,應該怎麼辦呢?
其實這個問題,按照锂電池的電路特性,就可以轉換為如何設計一個電路,能使單節锂電池,持續穩定地輸出5.0V電壓?
也就是如何設計一個電路,能讓3.0V~4.2V的電壓,轉換輸出5.0V電壓?
分析到這,問題是不是容易理解了一些,簡單概括為就是設計一個DC-DC升壓電路,升壓電路的輸入部分,它的電壓是3.0V~4.2V;升壓電路的輸出部分,就是固定的5.0V。
電路設計的核心功能部分,現在已經清楚了。隻是還有一點,需要提醒一下,根據芯片哥多年的電路項目方案開發經驗和芯片的銷售經驗,一般遇到電池供電,無論是锂電池,還是鉛酸電池,它對電路的靜态功耗都有一個隐形的要求。
靜态功耗越低,電池供電的時間就越長;相反,靜态功耗越高,電池供電的時間就越短;如果設計的電路,其他功能都是OK的,但靜态功耗卻很高,達不到産品要求,這個電路的設計也是失敗的。
基于此,MT3608這個型号的DC-DC升壓電源芯片,就能達到這個電路的設計要求。
01 MT3608電源芯片基本功能既然MT3608是一個升壓功能的DC-DC電源芯片,那麼就有兩個比較核心的問題,一個是它的輸入電壓範圍是多少?另一個是它的輸出電壓是多少?
MT3608電源芯片規格書截圖
芯片哥查看它的數據手冊規格書,發現MT3608電源芯片,它的輸入電壓最低可以支持到2.0V,最高可以支持24.0V,也就是輸入電壓範圍是在2.0V~24V之間。
這顯然是符合單節锂電池電壓範圍的。
另外一個就是它的輸出電壓,同樣可以通過查看它的規格書,發現最高可以輸出28V,顯然也是符合5.0V電壓輸出的要求。
至于靜态功耗,可以做到0.1uA,也就是100nA,已經達到了nA級别了,符合要求。
02 MT3608電源芯片應用電路基本功能達到要求後,再來看一下MT3608電源芯片的具體應用電路圖。
MT3608電源芯片應用電路
在這個電路中,可以看到輸出電壓是具有負反饋調節功能的,也就是說它的輸出電壓是可調的,不是固定不變的。
具體的調節過程,可以參考下面的表達式
Vout = Vref * (1 R1/R2)
Vout是電源芯片的輸出電壓,Vref是電源芯片内部負反饋的參考電壓0.6V,R1和R2電阻是調節電阻。通過改變這兩個電阻的阻值,就能實現電源芯片輸出電壓可調的功能。
舉例說明
按照3.0V~4.2V輸入,升壓後,輸出5.0V的功能要求,如果R2的阻值設定為10K,那麼R1的阻值就必須為73.3K,才能讓MT3608電源芯片輸出5.0V電壓。
MT3608電源芯片VIN引腳,是電源輸入引腳,直接連接單節锂電池;SW引腳是電源芯片5.0V電壓的輸出引腳,EN引腳是電源芯片的使能控制引腳;
EN連接到高電平,MT3608電源芯片正常輸出;若EN連接到低電平,電源芯片就失去輸出功能了,就處于自己關閉階段,進入休眠了。
至于電感L1和肖特基二極管D1,它倆是作為BOOST升壓電路的必要部分,是不能省去的。還有一點,可能小夥伴會問,這個電路,它的電流驅動能力怎麼樣啊?
芯片哥告訴你,MT3608電源芯片,它的電流輸出可以達到2A。對于單節锂電池,2A的電流輸出能力,是妥妥足夠的。
03 末尾寫到這,是不是明白了怎樣設計一個電路,能讓單節锂電池,穩定地輸出5.0V電壓了。這隻是一個小小的電路開發案例,芯片哥希望小夥伴們能夠明白,遇到電路問題時,是如何化繁為簡,一步一步将問題解決的。
正所謂授之以魚,不如授之以漁~~~
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