電子電路_應用組件_電源

電壓轉變

電壓轉變(升壓)

升壓變換器至少有二個半導體元件（一個二極體及一個電晶體）及至少一個儲能元件（電感器）的開關電源。為了降低電壓漣波，會在輸入端及輸出端加裝用電容器製作（有時也會配合電感器）的濾波器。WIKI中有特別介紹升壓的原理，來回運作下逐漸提升，非常了不起。( 連結 連結 )

XL6009

XL6009升壓模組(有兩個)，可動態調整輸出的電壓，購買( 連結 ) 外觀和降壓類似，好像只是把零件反過來放啊，照片中右邊是輸入，順時鐘轉，電壓越來越小（和降壓模組相反）。模組性質:非隔離升壓(BOOST)。整流方式:非同步整流。輸入電壓:3V~32V。輸出電壓:5V~35V。 輸入電流:4A（最大），空載18mA（5V輸入，8V輸出，空載小於18mA。電壓越高，空載電流越大）。

单节锂电池1V-5V 3V 3.7V升5V 1A 升压板 移动电源升压充电器模块

1V-5V 3V 3.7V升5V 1A，產品2 1A( 購買連結 )，有兩片。

某種升壓模組，可充2S 3S 4S的電路板，價格約一百多。連結。概念上應該只是調整電壓，和獨立充電沒有關聯。

DC-DC5Vout-模块　DC-DC升压模块(1V~5V)In:1V～5V Out:5V/0.3~0.5A。百年98676。

電壓轉變(降壓)

XL4015

產品 XL4015可调降压模块 DCDC 4~38V 96%高效率 大功率 低纹波 5A ( 連結 )。输入电压范围：4~38VDC 左上是輸入正  左下是輸入負。输出电压范围：1.25-36VDC可调，右上是輸出正  右下是輸出負，用一字螺絲調旋鈕，逆時鐘電壓會越小，順時鐘變大。既然是降壓模組，輸出的電壓一定會比輸入的低啦，如果猛旋鈕讓輸出較高，也無所謂，就只會停在輸入的電壓位置罷了。输出电流：0-5A。输出功率：75W。效率高达96％。

LM2596

LM2596

LM2596

(有兩個)  購買( 連結 )逆時鐘轉，電壓越來越小（和升壓模組不同） 外型和升壓模組很像。輸入電壓範圍：直流3.2V至46V（輸入的電壓必須比輸出的電壓高1.5V以上）。輸出電壓範圍：直流1.25V至35V電壓連續可調，高效率（最大92％）最大輸出電流為3A。

TP4056，鋰電池充電IC，等於是某種降壓模組。固定將Micro USB 的5V 轉成3.7V聚合物鋰電池(200mah) 如18650需要的電壓和電流(1A)進行充電。內部PMOSFET架構，加上防倒充電路，所以不需要外部隔離二極體。熱反饋可對充電電流進行自動調節，以便在大功率操作或高環境溫度條件下對晶片溫度加以限制。充電電壓固定於4.2V，當充電電流在達到最終浮充電壓之後降至設定值1/10時，TP4056將自動終止充電循環。

充電輸入電壓：4.5V-5.5V (可為Micro USB或IN接入電源)

滿充電壓：4.2V

充電指示：紅燈充電 藍色充滿。

購買  連結  連結  連結。類似產品還有ADIO-5VCH(連結) 或是連結。

HW-107，兩片，類似上面，鋰電池充電IC。

降壓其他選擇LDO

LDO(Low-dropout regulator)，只能用在降壓，原理是通過運放調節P-MOS的輸出。 運放，控制P-MOS的打開程度。優點：能提供精確、沒有雜訊的輸出電壓，能對負載的改變做出快速的回應。 因此，LDO的主要優勢就在於它的簡單性，很低的使用成本和雜訊，以及快速的回應能力。缺點：是兩端壓差大時，耗能高。

同時提供升壓和降壓功能

MP2636 是一款包含電池充電與系統電源路徑管理系統的整合型晶片[25]，其工作電壓範圍4.5 V～6.0 V；充電輸入電流最大可達3.0 A；放電輸出電流最大可達3.0 A，擁有輸入過壓保護（OVP），電池過流保護(OCP) ；過溫保護（OTP）在晶片內部溫度達150 °C 時熱關機。此晶片應用上適用於各種使用單節鋰離子電池或鋰聚合物電池（4.2 V、4.3 V、4.35 V）的便攜式裝置。

充放電一體，沒有USB接口，僅有充電板。(連結)

自動升降壓X3 TAOBAO(連結)，微型可调自动升降压模块 3V~15V转1V~15V 升压降压板 700ma/5W。

穩壓：單獨電路 LD117AS33TR (LD117A?*)，IN OUT ADJ 自動維持恆定電壓的裝置，LM317 (連結)

鋰電池充電電路

概念如下，左邊是電池，中間是充電，上部是工作電路Arduino Nano需要電壓是5V，所以需要右邊是升壓模組。(參考方舟反應器 連結 )。這架構因為是手動控制，不切實際。但可以此為基礎，討論各元件內容。

升壓元件，上面提到，USB接頭的連結法

保護電路介紹

保護電路，例如LC05111C16 是一款內含MOSFET 的1節鋰離子二次電池保護晶片，包含高精度電流檢測線路及檢測延遲線路，以預防電池過度充電、過度放電、過大電流放電及過大電流充電。只是有MOS使用上就會造成微量自放電。一般鋰電池供應商提供的是保護電路加上CELL，且提供認證。若要單獨購買CELL，就是要另外搭配上述保護電路。

GAUGE

BQ27421YZFR-G1A：DATASHEET(連結)新元件4/6。參考資料(連結)。

有ADC能夠精確讀取電壓數值。 The fuel gauge accurately predicts the battery capacity and other operational characteristics of a single Li-based rechargeable cell.

從結構圖看都是input，所以對應command也都是讀取數值。BIN可以偵測電池是否插入，GPOUT可以當成中斷？目前直接接上去，訊問過後，並不會很耗電嗎？

CHARGE

充電 BQ25180：DATASHEET(連結)新元件5/6。可以參考

• TI訓練教程(連結)
• BQ25180的GITHUB範例(連結)，這是應用端呼叫方式(連結)，但

BQ25896的GITHUB ARDUINO範例(連結)

BQ24295的GITHUB ARDUINO範例(連結 連結)

充電模組中有個jeita，似乎是個標準協定

The device can support up to 1-A charging and system loads of up to 2.5 A. The BQ25180 integrates a linear charger that allows the battery to be charged with a programmable charge current of up to 1 A. In addition to the charge current, other charging parameters can be programmed through I2C such as the precharge, termination, battery regulation voltage, and input current limit.

The power path allows the system to be powered from a regulated output, SYS, even when the battery is deeply discharged or charging, by drawing power from IN pin. It also prioritizes the system load in SYS, reducing the charging current, if necessary, in order support the load when input power is limited. If the input supply is removed and the battery voltage level is above VBUVLO, SYS will automatically and seamlessly switch to battery power.

Charging is done through the internal battery MOSFET. There are several loops that influence the charge current: constant current loop (CC), constant voltage loop (CV), input current limit, thermal regulation, VDPPM, and VINDPM. During the charging process, all loops are enabled and the one that is dominant takes control.

BAT是從GAUGE過來的電，會從SYS出去，到各個不同的系統。內部可以控制能不能通電，達到開關的效果。

TI建議的結構圖

資料位置在WIPOC Main PCBA V.10X Layout

搭配組合狀況

四種不同模式

• Battery Mode
• Ship Mode
• Charge/Adapter Mode when a supply is connected to IN
• Shutdown mode.

MCU醒來後，問GAUGE目前電量，page 10，Voltage() 

如果電量太低無法支撐後面

進入等待充電流程(後面)

如果電量足夠處理後續，繼續

詢問BUTTON是否有按下 可能是用 8.5.1.2 STAT1 Register (Offset = 0x1) [Reset = X] 

如果有按下，表示是由按紐驅動(一開始拿到的實驗也是先從這個開始，就是讓電池直接供應系統電源，都用按紐控制啟動)

問GAUGE目前電量(前面有提過)，確認電量是否足夠完成一次注射(會有安全數值)

如果足夠

繼續後面注射流程

進入關機流程(後面)

如果不夠

進入等待充電流程(後面)

詢問USB是否有插入，不確定方法，可能直接問VIN電壓就可以知道是不是有TYPE C

如果USB有插入，表示要準備充電

準備充電啟用充電指令充電指令是什麼

充電過程

對應不同充電階段

充電過程中 是否要一直問GAUGE 或是讓系統自動回報已經充飽

如何得知已經充飽了

充滿電後電燈號改變

等待充電流程

直接閃紅燈，等待充電，可能等個20秒，關機

問題如果這時候USB插入，能夠知道嗎?看起來是啟動WATCHDOG? P38

觀機流程

我找不到關機指令 不確定是不是下表第四個狀態11

整體問題

• 電池一直接著GAUGE不會耗電嗎?
• 為什麼CHARGE不能提供電壓呢？
• 如何決定哪種SLEEP MODE，要先燒錄進去嗎?
• 現在電池充電溫度控制在哪，由CHARGE或是GAUGE
• 實驗透過 SYS_MODE ，讓插著USB時，選擇讓電池供電或是讓USB供電

各種安全保護，保護機制分成很多部分，也可以啟動 Watchdog Timer，透過interrupt喚醒系統。

行動電源範例(兼具充放電)

模擬行動電源。參考論文：基於 Arduino 實現USB Type-C 雙向快速充電行動電源(連結)。和前面比較，多了USB晶片FUSB303通知MCU目前插入的裝置為充電，或者是放電模式，通知MP2636進行處理。

實際應用PMIC(Power Management IC)

AXP202：更換AXP173 192 2101，購買連結 連結  datasheet(連結)。

AXP2101：前面已經停產，現在主推這個(連結)

使用APX，螢幕部分使用SSD1306。GITHUB

文字說明

連結

電源供應

最好是具備專業的電源供應器，不過窮人有窮人的作法。B3603高精度數控DC-DC恆壓恆流降壓模組。