电源电路结构和工作原理

电源电路结构和工作原理: 该节重点: 1、了解电池脚的结构和外接电源开机法。 2、了解开关机键的结构。 3、了解手机由电池直接供电的电路。 4、手机电源电电路的结构和工作原理。 一、电池脚的结构和功能。 目前手机电池脚有四脚和三脚两种：（如下图） 正        温    类    负                正    温  负 极    度        型    极    极  度  极 脚  脚    脚 （图一）    （图二） 1、电池正极（VBATT）负责供电。 2、电池温度检测脚（BTEMP）该脚检测电池温度；有些机还参与开机，当用电池能开机，夹正负极不能开机时，应把该脚与负极相接。 3、电池类型检测脚（BSI）该脚检测电池是氢电或锂电，有些手机只认一种电池就是因为该电路，但目前手机电池多为锂电，因此，该脚省去便为三脚。 4、电池负极（GND）即手机公共地。 二、 开关机键: 主要用于触发电源电路工作。电源电路触发方式有二种：高电平触发和低电平触发。一般说，开机键两端中有一端与地相通的为低电平触发，（大部分手机都使用该触发方式）另为高电平触发。开机触发电压约为2.8-3V(如下图)。 内圆接电池正极        外圆接地;电压为0V。 电压为2.8-3V。    三、手机由电池直接供电的电路。 电池电压一般直接供到电源集成块、充电集成块、功放、背光灯、振铃、振动等电路。在电池线上会并接有滤波电容、电感等元件。该电路常引起发射关机和漏电故障。 四、手机电源供电结构和工作原理。                目前市场上手机电源供电电路结构模式有三种； 1、使用电源集成块（电源管理器）供电；（目前大部分手机都使用该电路供电） 2、(选学) 使用分立供电管供电；（如：三星T508等等） 3、(选学）摩托罗拉专用供电电路。（用电源集成块提供逻辑供电，用中频集成块和外围供电管提供射频供电） 无论采用何种供电模式，只是产生电压方式不同，其工作原理都一样的。 1、 使用电源集成块（电源管理器）供电电路结构和工作原理：（如下图） 电池电压    逻辑电压(VDD) 复位信号(RST) 射频电压(VREF) XVCC    26M    13M ON/OFF AFC 开机维持 关机检测 （电源管理器供电开机方框图） 1）该电路特点： 低电平触发电源集成块工作； 把若干个稳压器集为一个整体，使电路更加简单； 把音频集成块和电源集成块为一体。 2）该电路掌握重点: （1）各元件的功能与作用。 （2）各路电压的产生及走向。 （3）复位信号的产生及作用。 （4）13M时钟信号的产生及走向。 （5）开机过程。 （6）关机过程。 3)、电路分析。 （1）各元件的功能与作用。 电源集成块： a)、提供各路工作电源；并提供逻辑复位信号(诺基亚系列手机的电源集成块还包含一个储存器，并存有部分软件资料；更换音频后应刷机） b)、有些手机还负责音频信号处理。 c)、负责电池电量检测及充电控制。 中频集成块： a)、接收时负责接收信号解调。 b)、发射时负责发射信息调制。 c)、结合26M晶体产生13M时钟。 d)、控制RX-VCO产生收发本振频率。 （2）各路电压的产生及走向。 1） 电源集成块产生2.8V的电压（VDD）给CPU，字库，暂存等罗辑电路工作。 2） CPU部分电路工作后，送出时钟启动信号（SYNCLK-EN）使时钟供电管工作送出2.8V时钟电压（XVCC），使13M电路工作，产生13M时钟送CPU作运行主时钟。 3） AVCC——音频电压(2.8V) 4） VREF——中频电压(2.8V) 5） 3VTX——发射电压(3V) 6） SYN-VCC——频合电压(2.8V) 7） VRTC——实时时钟电压(3V) 8)  SIM-VCC---SIM卡电路电压（3V/5V） 值得注意：目前大部分手机都使用BGA或半明脚集成块供电，在测量其输出电压时应在各滤波电容上测量。 （3）复位信号的产生及作用。 把逻辑电压滞后约30毫秒给逻辑电路整理资料，返回初始状态。故称CPU作复位电压。（此电压通常从电源集成产生且滞后时间短可看作一路电压。以后不再重述。） （4）13M时钟信号的产生及走向。 当电源电路送工作电压使CPU部分电路工作后，CPU送出时钟启动信号（SYNCLK-EN）使时钟供电管工作送出2.8V时钟电压（XVCC），使13M电路工作，产生13M时钟分两路： a）经放大后送给CPU作运行时钟。 b）送本振电路作频率参考。 c）有和弦振铃电路的手机13M时钟还送到该集成块作运行时钟。 由于13M电路为振荡电路，受电压不稳、外界电场干扰等因素影响，所产生的频率并不准确；这会使手机不能正常工作，为了保证13M的准确性，CPU会送出1-2V跳变电压去控制晶体内部的变容二极管的电容量，从而达到调整13M准确性目的。 (5）开机过程。 当插上电池，电池电压加到电源集成块的输入脚；其内部电源转换器产生约2.8V开机触发电压并加到开机触发脚。 当按开机键时，电源触发脚电压被拉低，触发电源集成块工作并按不同电路的要求送出工作电压，同时电源集成块也送出一路比逻辑电压滞后约30MS的复位电压使逻辑电路复位，返回初始状态。另外，CPU控制电源集成块送出时钟电压使26M晶体振荡。产生26M时钟送入中频内部，经过1/2分频后得到13M时钟经整形放大后输出并送CPU作运行时钟。此时CPU具备了电源、复位、13M时钟等开机条件，于是CPU送出CE信号命令字库调取开机程序，字库找到程序后。反馈OE信号给CPU，并通过总线传送到暂存运行并自检，通过后CPU送出开机维持信号令电源集成块维持工作，手机维持开机。 (6）关机过程。 手机正常开机后CPU的关机检测脚有3V电压。而在手机开机状态下再按开关机键，此时关机二极管导通，把CPU的关机检测脚电压拉低；当CPU检测该电压变化超过2秒时，确认为要关机，于是命令字库运行关机程序，自检通过后CPU撤去开机维持电压，电源集成块停止工作，手机因失电而停止工作；手机关机。 当CPU检测该电压变化少于2秒时，作为挂机或退出处理。 2、分立供电管供电的电路结构和工作原理：（如下图） 该电路主要掌握重点: （1）各元件的功能与作用。 （2）各路电压的产生及走向。 （3）复位信号的产生及作用。 （4）13M时钟信号的产生及走向。 （5）开机过程。 （6）关机过程。 ① 供电管： 作用：把电池电压经过稳压后按不同电路的要求输送出合适工作电压。 外形：五脚或六脚小IC（如下图） 5    4        6  5  4 1  2  3    1  2  3 脚位功能： 1# 电池电压输入脚。 2# 接地脚。 3# 控制脚。分高电平触发和低电平触发。 4# 空。 5# 电压输出脚。 （2）各路电压的产生及走向： 该电源结构通常由七个五脚小IC提供工作压；其中一个提供实时时钟（时间和日期）电压；三个提供逻辑电压；三个提供射频电压。 加电按开机键时电池电压使电源开关管工作，电池电压加到所有供电管的输入脚，由于该种供电管为低电平控制（控制脚接地），在其输出脚送出各路电压，其中： 1）逻辑供电管产生2.8V的电压（VDD）给CPU，字库，暂存等罗辑电路工作。同时该电压还通过一个电容时30MS给CPU作复位电压。 2）CPU部分电路工作后，送出时钟启动信号（SYNCLK-EN）使时钟供电管工作送出2.8V时钟电压（XVCC），使13M电路工作，产生13M时钟送CPU作运行主时钟。 3）AVCC——音频电压 4）VREF——中频电压 5）3VTX——发射电压 6）SYN-VCC——频合电压 7）VRTC——实时时钟电压 （3）复位信号的产生及作用。 1）电路结构：（如下图） 2）原理： 通过在逻辑电压并一支路，并接一个大容量电容，利用电容充放电的特性，把逻辑电压滞后约30毫秒给逻辑电路整理资料，返回初始状态。故称CPU作复位电压。（此电压通常从电源集成产生且滞后时间短可看作一路电压,以后电路省略不讲。） （4）13M时钟信号的产生及走向。 CPU部分电路工作后，送出时钟启动信号（SYNCLK-EN）使时钟供电管工作送出2.8V时钟电压（XVCC），使13M电路工作，产生13M时钟分两路： 1）经放大后送给CPU作运行时钟。2）送本振电路作频率参考。 （5）开机过程。 当插上电池，电池电压加到供电开关管的输入脚；同时也送到开机键的一端。按开机键时电池电压经过二极管组使供电复合开关管导通，电压加到所有供电管的输入脚，由于该种供电管为低电平控制（控制脚接地），在其输出脚送出各路电压。其中：逻辑供电管产生2.8V的电压（VDD）给CPU、字库、暂存等罗辑电路工作。同时该电压还通过一个电容时30MS给CPU作复位电压。CPU部分电路工作后，送出时钟启动信号（SYNCLK-EN）使时钟供电管工作送出2.8V时钟电压（XVCC），使13M电路工作，产生13M时钟送CPU作运行主时钟。此时逻辑电路具备了电源、复位、13M时钟等开机条件，于是CPU送出CE信号命令字库调取开机程序，字库找到程序后。反馈OE信号给CPU，并通过总线传送到暂存运行并自检，通过后CPU送出开机维持信号经过开机二极管组维持供电开关管工作，手机维持开机。 （6）关机过程。 手机正常开机后CPU的键盘检测线ROW4线有3V电压，而COL4线为0V电压。在手机开机状态下再按开关机键，此时关机三极管导通把CPU的ROW4线3V电压拉低；而COL4线电压上升，当CPU检测该电压变化超过2秒时，确认为关机，于是命令字库运行关机程序，自检通过后CPU撤去开机维持电压，供电开关管停止工作，手机因失去工作。 当CPU检测该电压变化少于2秒时，作为挂机或退出处理。 3、摩托罗拉专用供电电路（如下图）： 1）该电路特点： a)、用电源集成块提供逻辑供电，用中频集成块和外围供电管提供射频供电； b)、有内、外两组电源转换，且插上外电即自动开机； c)、电源外围有一升压电路把电池电压升为5V供电源内部分压器使用； d)、把音频集成块和电源集成块为一体。 2）该电路主要掌握： （1）、内、外供电转换原理。 （2）、5.6V升压电路工作原理。 (3)、各路电压的产生及走向。 （4）、13M时钟信号的产生及走向。 (5)、开机过程。 （6）、关机过程。 3）电路分析: （1）、内、外供电转换原理。 使用主电池供电时： 当插上电池时，电池电压分两路:  1) 送到电池转换开关管Q942的输入脚。2) 送入电源集成块。此时电源集成块内部转换电路送出一个控制信号令Q942工作把电池电压送到5.6V升压电路。同时产生2.8V的开机触发电压到其触发脚。 使用尾插（外电）供电时： 当插上尾插（外电）时，外电电压分两路:  1) 送到家5.6V升压电路。2) 送入电源集成块。此时电源集块控制电池转换开关管Q942截止，电池电压不能送送入电源集成块。同时通过二极管触发电源集成块工作开机。 （2）、5.6V升压电路工作原理。 当按开机键时，电源触发脚电压被拉低，触发电源集成块工作同，从A2脚送出充电脉冲信号给5.6V升压电路充放电，把3.6V电池电压升为5.6V从A10、B10脚送入电源集成块内部的稳压器。 (3)、各路电压的产生及走向。 逻辑电压的产生及走向 （1）、U900—A6送出5V(V1)供数字电路。 （2）、U900—J5送出2.75V(V2)供字库、暂存。 （3）、U900—B5送出1.8V（V3）供CPU。 (4)、U900—G9送出2.75V(VREF)供中频。 （5）、U900—C6送出3V/5V供SIM卡电路。 射频电压的产生及走向 当电源集成块工作送出2.75V供中频工作后，其H1脚控制送出2.75V供中频供电管Q240、Q242工作送出各路射频电压。其中： （1）、Q240的漏极送出RF-V1送回中频内部的13M振荡电路及锁相环电路； （2）、Q242的漏极送出RF-V2供接收电路。 （3）、中频U913—C1脚送出现2.75V（SF-OUT）供本振电路。 (4)、中频U913—C7脚送出现2.75V(SW-VCC)供中频放大器。 （4）、13M时钟信号的产生及走向。 当电源电路送工作电压使中频工作后，内部振荡电路结合外接26M压控晶体工作，产生26M时钟信号在中频内部经过1/2分频得到13M时钟经整形放大后再送到CPU作运行主时钟。 (5)、开机过程。 a)、用主电池供电开机法： 当按开机键时，电源触发脚电压被拉低，触发电源集成块工作,从其A2脚送出充电脉冲信号给5.6V升压电路充放电，把3.6V电池电压升为5.6V；从A10、B10脚送入电源集成块内部的稳压器。各稳压器按不同要求送出电压，其中U900—A6送出5V(V1)供数字电路；U900—J5送出2.75V(V2)供字库、暂存；U900—B5送出1.8V（V3）供CPU；U900—G9送出2.75V(VREF)供中频。中频工作后，内部振荡电路结合外接26M压控晶体工作，产生26M时钟信号在中频内部经过1/2分频得到13M时钟经整形放大后再送到CPU作运行主时钟；同时电源集成块也送出一路比逻辑电压滞后约30ms的复位电压使逻辑电路复位，返回初始状态。 此时CPU具备了电源、复位、13M时钟等开机条件，于是CPU送出CE信号命令字库调取开机程序，字库找到程序后。反馈OE信号给CPU，并通过总线传送到暂存运行并自检，通过后CPU送出开机维持信号令电源集成块维持工作，手机维持开机。 b)、用尾插（外电）供电开机法： 当插上尾插（外电）时，外电通过电阻R921送到U900-G5脚触发电源集成块工作，送出各路电压使手机正常开机。 6）关机过程。 在手机开机状态下再按开关机键，电源集成块停止工作。手机因失电而停止工作；手机关机。