787 字
4 分钟
一种常见于电动工具的多级电源设计

一个24V-12V-5V带软启动的多级电源设计

这份电路图展示了一个具有软启动/电源管理功能的多级稳压供电系统。它通常用于有低功耗要求的电池供电的电机驱动设备(如电动工具或者小家电),可以将24V左右的电池电压转化为稳定的 12V12V 和 5V5V 直流电。

以下是该电路的详细功能分析:


1. 输入保护与软开关切换 (左侧部分)#

这部分的核心是 P-MOSFET (QT1),它作为整个系统的总开关。

  • 电源接入 (BAT+): 电池电压从左侧输入。
  • 防反接与保护: DZ1(13V 稳压管)并联在 GG、SS 极之间,防止栅源电压过高击穿 MOSFET。
  • 开关控制逻辑:
    • 手动/控制触发: SW1 是一个按键开关。按下时,或者当 PWR_EN 信号为高电平时,三极管 T3 导通,将 QT1 的栅极(G)拉低,从而使 QT1 导通,电源进入后级。同时按键可以通过PWR_ON_MCU网络到MCU引脚作为用作电机启动开关
    • 自锁功能: PWR_ON_MCU 通常连接到微控制器的 GPIO。一旦设备启动,MCU 输出高电平维持 QT1 导通,实现“按键开机,软件关机”的功能。

2. 第一级稳压:简易串联稳压 (中间部分)#

跨过二极管 D2 后,电路进入由三极管 T1 组成的线性稳压环节。

  • 工作原理: 这是一个典型的由稳压管驱动的射极跟随器。
    • DZ2(13V)将 T1 的基极电压固定在约 13V13V。
    • T1(LRC LLBTN180)的发射极输出电压约为 Vout=VDZ2−VbeV_{out} = V_{DZ2} - V_{be}。
    • 考虑到三极管结压降,这里输出约 12V12V(图中也标注了 12V/25mA12V/25mA)。
  • 作用: 将波动较大的电池电压预稳压到 12V12V,提供给电机预驱

3. 第二级稳压:LDO 精准稳压 (右侧部分)#

电路的最右侧使用了集成稳压芯片 U1 (MEB78L05)。

  • 功能: 这是一个 5V5V 的低压差稳压器 (LDO)。
  • 输入输出: 输入为上一级产生的 12V12V,输出稳定的 +5V+5V。
  • 滤波电容: C43、C2 为输入滤波,C3、C4 为输出滤波。这种多电容组合(如 10uF 与 0.1uF 并联)是为了同时滤除低频纹波和高频噪声,保证 MCU 或传感器供电的纯净。
  • 作用: 主要供给MCU

核心参数总结#

节点预计电压主要功能
BAT+电池电压 (18-24V)原始电源输入
B+SW≈\approx BAT+经 MOSFET 切换后的受控电源
+12V≈12V\approx 12V中间级稳压,供给 电机预驱
+5V5V±2%5V \pm 2\%最终输出,供给 MCU 和数字电路

电路设计亮点#

  1. 低功耗关机: 通过 MOSFET 切断电源,关机状态下几乎不消耗电池电量。
  2. 分级降压: 采用“简易稳压 + 精准 LDO”的方案。如果直接将高压降至 5V5V,LDO 发热会非常严重;分级降压分散了热功耗,提高了系统可靠性。
  3. 较低的成本: 整个模块成本在1元以下。
  4. 可以复用的按键: 利用按键进行软起动,并且实现了按键的复用。
一种常见于电动工具的多级电源设计
https://fuwari.vercel.app/posts/20260406-bchpwr-sch/
作者
oldthief
发布于
2026-04-06
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0