任务介绍
本次我选择的设计任务是设计一款从单节锂电池升压到5V 的电源模块，可用于 USB 小负载、无线节点、便携显示模块或传感器系统。
方案介绍
本次任务中我使用一节18650锂电池，利用LT1302CN8-5芯片完成5V的升压。一节正常的18650锂电池，其电压在3.6V～4.2V之间，完全符合LT1302CN8-5输入电压范围的要求。18650锂电池的输出电流也能提供≥500mA的需求。整个电源模块的输出上提供两种模式：接线端子+USBA母座。
方案框图：
模块介绍
设计中我选择是LT1302CN8-5#PBF芯片。这是一款ADI 公司推出的一款微功率、高输出电流的升压型 DC-DC 转换器，其核心特点是能以简单的两节电池输入，产生固定的 5V 输出，并在很宽的负载范围内保持高效率。它使用PDIP8封装。拥有以下性能：
1、直接提供稳定的固定 5V 输出电压
2、支持 2V 至 8V 的宽输入电压范围
3、提供大的电流能力，最高可达 2A 的开关电流
4、开关频率：开关频率典型值为 220kHz，允许使用相对较小尺寸的电感。
5、允许高效双模式运行。芯片会根据负载电流大小，在两种模式间自动切换，从而在宽负载范围内都保持高效率
轻载时进入 Burst Mode®（突发模式），通过脉冲跳跃来降低开关损耗，有效延长电池寿命。
重载时切换至 电流模式，提供快速的瞬态响应和良好的电压调整率。
5、极低静态电流。正常工作时的静态电流仅为 200µA，而在关断（Shutdown）模式下，电流消耗会进一步降低至 15µA，非常适合电池供电的便携设备。
模块原理图、PCB
原理图
PCB图
3D效果图
成品图
得益于LT1032的优秀，本组设计一次打板、焊接、调试成功。板子上焊接了一个18650电池盒，因此测试时直接把18650电池装入即可。输入电流测试点，除了可以作为测试电流时使用外，还可以作为电池电源接入的开关用。SW1自多开关用于控制LR1302的工作，按下状态为正常工作状态，电源模块输出5V。松开时脱离自锁状态，LT1302停止工作。此时电源模块的输出端相当于电池通过防反二极管D2、电感L1后的直接输出，电压接近于电池电压。
模块的输出使用两种模式：一种是通过带螺钉的输出端子，方便在做电子DIY时的供电端。一种是通过USB-A型母座，方便使用USB电源的DIY、电子仪表用。
电源模块的性能
1、实际输出电压
使用普通万用表检测，模块在接入充满电后的18650电池后，空载状态下，模块的输出电压为5.04V，满足5V上下5%的波动范围内的电压，完全没问题。
电池电压：
让LT1032工作（SHDN接Vin）时的输出电压：
让LT1032停止工作（SHDN接地）时的输出电压：
2、带负载能力测试
按照设计要求，模块最低输出能力要达到500mA级别。因此接入一个标称10欧姆（实测10.4Ω，加上导线电阻，约为11.0Ω）的水泥电阻，实测输出电流497mA，输出电压5V。
因此已经满足基本要求。为了验证能否输出1A，将电阻换为5欧姆（实测5.5Ω，加上导线电阻，约为6Ω）的水泥电阻，实测输出电流962mA，输出电压4.94V，电流还不错，就是压降有点大。这个结果我能接受，感觉可以的。
3、纹波测试
在设计之初，希望能减少，所以尽量使用符合要求的外围元件。输入输出端都选择两个并联的钽电容，使用SDS1202CX示波器测量，粗略地测量，得到的纹波电压不到50mV。
这个结果感觉意外的好，毕竟我没有严格的测试条件（示波器表笔接地依旧使用了鳄鱼夹），也不是专业的测试工程师。
4、关断时电源电流的变化
按照官方资料，在控制SHDN端接地时，LT1032进入低功耗状态。电流从200μA变为15μA。由于设计上没有专门为LT1032预留电流检测点，所以只能从整个供电端检测电流的变化，对于我的设计，就是检测在SW1在闭合和断开时电池供电电路中的电流变化。实测空载状态下的变化：
变化相当明显。除了官方说明的电流变化部分外，实测电流变化这么大，估计和我的电路的设计有关系。
心得体会
在设计PCB时，完全没有考虑到手工焊接的问题，贴片焊接的元件距离太近，导致焊接时不得不减少元件（主要是钽电容的数量，设计时可以焊接9个，实际焊接了4个）。焊接完电池壳后，临近的元件都无法轻松焊接了。这些都是设计上的漏洞，以后会避免类似的问题。
另外再设计阶段参考了芯片的资料，没有考虑在关断芯片工作的同时切断电池供电，导致即使LT1302进入了低功耗状态，但输出端依旧有电池电压输出情况。
从测量结果上看，LT1032的优点表现得很突出，是非常值得推荐的一款升压芯片。应对功耗比较低的USB设备，它是完全可以胜任的。
john
suncat
沈若溪