基于LP2951单键开关机电源电路设计

电池供电是常电电子设备、智能仪器仪表等产品中常见的供电方式，而单键开关电路是其常用的电源形式，其实现方式多种多样。一般可采用触发器、555集成电路和单片机等可编程器件。这些实现方式会增加整个电路的复杂度，不能达到简洁、实用的效果。文中介绍了一种基于LP2951简易、稳定的单键开关电路。
   1 芯片介绍
   LP2950/LP2951为小功率稳压器，静态电流小，输入输出压差低，适合电池供电系统，当电池长时间使用电压下降后，静态电流增加很小。LP2950为3脚TO-92封装，LP2951为双列直插塑料封装，如图1所示，LP2951内部结构如图2所示。
   
   图1 LP2950/LP2951封装及引脚

   
   图2 LP2951内部结构图

   
   其中，LP2951具有与电源供电有关的特性如下：
   （1）逻辑控制电子开关，低电平有效，而接高电平时关闭电源芯片。
   （2）输出电压在1.24~30V内可调。没有调节电路时，默认输出电压为5V。
   （3）输出电流最大为100mA.
   （4）具有电池电压过低关机功能。正常工作状态时，Pin5ERROR端输出高电平，当外部电源电压低于工作电压时，ERROR端输出低电平。
   2 电源电路设计
   智能仪器设备，由于有多个功能，常由多个按键实现，现假设有两个主要功能按键，使其拥有开机功能；另设定一键作为关机键。设计电源电路如图3所示。
   
   
   
图3 电源电路硬件电路图

   
   图3中按键S1为关机键，S2、S3为具有开机能力的两个功能键；VDD为电源芯片LP2950直流稳压的输出电压，+5V;VFH为电池电压；U2为具有低压关机电源电路，输出电压VCC；U3及其外围电路组成为输出电压可调电源电路，输出电压VCC1：
   其中，VREF为LP2951内部参考电压1.235V;IFB为反馈端电流-20nA。
   3 工作原理
   3.1 开机工作原理
   任意按下功能键S2或S3均可使电源芯片工作。
   两者工作原理一样，具体工作过程如下。
   在关机状态下，与非门CD74HC132的U1-1A、U2-1A输入端为高电平，对应输出端为低电平。
   当按下S2或S3时，根据电容特性，在U1-1A输入端形成低电平，经U1-2B、U1-3C输出端，即Pin8为高电平，经C4、R7和二极管[7]CR1在U2-2B输入端出现高电平，从而U2的6引脚为低电平，使电源芯片LP2951工作，并使其ERROE输出高电平。开机后，为实现功能而再多次按下S2或S3,由于ERROE输出高电平，使U2-2B输入端维持高电平，这样就保证SHUTDOWN端为低电平，保持电源芯片工作。
   3.2 关机工作原理
   在开机状态下，按下关机键S1,使U2的3端、U1的8端变为"0",使U2的6端为"1",即LP2951的SHUTDOWN为高电平，关闭电源芯片，从而使ERROR端输出低电平；当按键抬起后，U2的3端、U1的8端变为"1",但ERROR端为"0",所以一直处于关机状态。
   当外部电池电压过低后，LP2951的ERROR端输出低电平，从而关机。
   4 结束语
   该电源电路，曾用于线缆探测设备的信号源上，工作效果良好。线缆探测设备的信号源实物如图4所示。从电路结构和原理可以看出，电路具有结构简单、使用方便可靠、具有通用性。
   
   
图4 线缆探测设备的信号源实物