电源设计：基于中颖SH79F081的电源适配器方案

前言

目前笔记本由以前的高档消费品变为通用消费品，出货量超过台式计算机。而现在上网本更是增大了便携计算机的量。而不管笔记本还是上网本，这些计算机都需要一个电源适配器来提供电源。虽然他们在购买的时候都配置了一个。可是有的人因为便携而需要在家里和办公的地方各需一个，而有的人因为原配的适配器损坏也需要重新购买一个。这些都导致现在的适配器需求旺盛。目前的原配适配器都是根据所配对的计算机功率而输出固定电压。一个笔记本需要一个对应的适配器。这样适配器是不能通用的。

目前市场出现了可以用拨动开关来选择几个输出电压的电源适配器。通过拨动开关选择，可以输出市面上大部分计算机可以适用的匹配电压。虽然这种适配器比原装适配器提供了一定的通用性，但是他还是有很多的缺陷。

1：输出电压范围窄。只能输出拨动开关设定的几个电压，不能匹配绝大部分便携式产品。

2：输出电压波动大。

3：输出电压不安全。因为采用的是拨动开关，所以任何人都有可能不小心而拨动使输出电压不匹配而烧坏便携式产品。

4：输出负载情况不直观。不能体现当前输出电压电流等参数。

鉴于以上，我们推出了采用我们公司SH79F081所设计的LCD显示型电源适配器，他弥补了拨动开关电源适配器的缺陷。

1：输出电压范围宽。可以从12v到24.5v每0.5v一档输出。

2：输出电压波动小。输出电压在设定0.3v以下。

3：输出自动保护。在有负载的时候，不能进行调节。而在空载调节所设定的值自动保存。

4：输出电压同步在LCD显示。同时USB电压，输出电流都有同步显示。

5：有过载保护和恢复功能。

H79F081简介

SH79F081是高速高效的增强型8051兼容单片机。保留了大部分8051单片机特性，同时进行了扩展和增强。具体特性如下：

FLASH ROM：8k； RAM：256内部字节

振荡400K-12M，内部集成RC振荡12M

25个CMOS双向IO，4个可选择开漏，集成上拉电阻

3个定时器

1组12bit互补PWM，2组8bit互补PWM

8信道10bit ADC，内建比较功能

增强型UART

SPI主/从模式接口

低电压复位，WDT

28pin SOP

芯片封装如下：

方案设计

该电源适配器第一版采用的是SH79F081+3843/7575控制方案实现。在DC输入情况下，3843负责升压PWM控制，SH79F081根据采样电压给3843提供反馈。在220v AC情况下，7575负责降压PWM控制，同样SH79F081根据采样电压提供7575反馈控制。而USB端采用的是固定的34063输出5v控制，这个不需要mcu控制，只需要采集usb输出电压后显示即可。而显示部分采用芯片IO仿真LCD显示。

下面分电路模块来分析：

DC部分

DC部分是将输入的直流12V通过3843 PWM控制，升压输出到设定的电压值。控制原理是通过控制3843的电压反馈端，让3843自动调整PWM。而mcu部分根据当前输出电压值和设定值比较，控制反馈给3843电压反馈端的反馈值。

AC部分

AC部分其实是一个开关电源。原理也是通过7575的电压反馈端来控制输出电压。

USB部分

USB部分是采用34063芯片。通过管脚5上的电阻分压，设定固定输出5v即可。

MCU控制PWM部分

SH79F081通过采集当前输出电压AD值，跟设定值比较，然后PWM口输出一定占空比的PWM波形，通过滤波后形成一定电压的直流波形，提供给PWM控制芯片反馈端控制。PWM输出控制部分，分两路实现控制，一路输出到DC部分的3843电压反馈端实现DC升压控制；一路输出到AC部分的TL431部分，通过改变光耦的电流来实现死循环控制调节PWM。

LCD显示

LCD显示采用的是IO仿真LCD驱动。同时按键部分跟LCD共享IO。要注意的是上述的电阻值需要根据对应的LCD调整。太大的话可能会导致驱动波形变形而显示效果不好。

电流采集

因为芯片有10bit高精度AD，所以方案中我们采用了一个小电阻直接采集电流模式。为了防止消耗，同时也为了能够精确采集到电流，我们采用了25毫欧的功率电阻。

MCU外围设置

SH79F081利用3路AD来采集当前输出电压，输出电流，USB输出电压。根据当前AD值来进行对应的控制。同时有背光控制，PWM输出控制等。

后续

以上第一版电源适配器的PWM控制都是采用的外部PWM芯片而没有利用SH79F081的PWM模块，所以我们第二版的电源适配器采用的是芯片内置PWM模块。只有在AC部分还是采用7575控制。这样可以节省一个DC PWM控制的3843及对应的外围器件，同时节省一个USB PWM控制34063及对应的外围。这样升级后，可以减少BOM器件，减小PCB尺寸，同时降低功耗提升转换效率。