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19、VBUS 电压检测分压采样电路

VBUS 电压检测分压采样电路

这个电路的核心功能是对 VBUS(通常是 USB 或电源总线的高压端,如 5V/9V/20V)进行分压采样,将高压转换为适合后端 ADC(模数转换器)读取的低电压,从而实现对 VBUS 电压的监测。


一、核心分压网络(R30 + R38)

这是典型的电阻分压电路,作用是按固定比例降低 VBUS 的电压,使其落在 ADC 的输入范围内(通常为 0~3.3V 或 0~5V)。

分压公式与比例计算

VADIN​=VVBUS​×R30​+R38​R38​​代入参数 :

  • 若 VBUS 为 5V,ADIN 电压≈0.5V;
  • 若 VBUS 为 20V,ADIN 电压≈1.98V;
  • 该比例确保 VBUS 在 0~20V 范围内时,ADIN 电压始终在 0~2V 左右,完全适配多数 ADC 的输入范围。

二、其他元件的作用

1. R37(0Ω 电阻)

  • 是预留的接地连接,主要为了 PCB 布线方便,也可作为测试点;
  • 后续调试时,可替换为小电阻(如 10Ω),用于增加接地阻抗或电流检测。

2. C33(NC,预留电容)

  • 标注 “NC” 表示当前未焊接,是预留的滤波电容位置;
  • 若需要优化采样稳定性,可焊接 100nF 陶瓷电容,滤除 ADIN 信号的高频噪声(如电源纹波、电磁干扰),提升 ADC 采样精度。

三、典型应用场景

这个电路常见于带 USB PD 供电的设备(如快充模块、便携电源)或需要电源监测的嵌入式设备:

  • 电压监测:MCU 通过 ADC 读取 ADIN 电压,反算出 VBUS 的实际电压,用于显示当前电源电压;
  • 过压保护:当检测到 VBUS 电压超过阈值(如 20V)时,触发保护机制,切断负载或告警;
  • 快充协议适配:在 USB PD 场景中,通过监测 VBUS 电压变化,识别快充档位(如 5V/9V/12V)。
  • ​​​​​​这个电路的工作原理

    这个电路是一个VBUS 电压检测分压电路,核心作用是将高压的 VBUS 电源电压,转换为芯片 ADC 引脚(ADIN)可承受的低压信号,供芯片内部采样并计算 VBUS 的实际电压值。


    一、核心分压网络(R30 + R38)

  • 分压原理R30(100KΩ)和 R38(11KΩ)组成电阻分压网络,将 VBUS 的高压按固定比例缩小:代入阻值计算:即约 1/10 的分压比例,例如:

    • 若 VBUS 为 20V,ADIN 引脚电压≈1.98V
    • 若 VBUS 为 5V,ADIN 引脚电压≈0.495V这个电压范围完全适配多数芯片 ADC 的输入范围(通常 0~3.3V)。
  • 精度保障电阻选用 1% 精度的 0402 封装元件,确保分压比例的准确性,避免采样误差影响电压检测精度。


  • 二、辅助元件作用

    • R37(0Ω 电阻,NC 状态):预留的调试 / 匹配电阻,可根据实际需求焊接电阻来微调分压比例或匹配 ADC 输入阻抗,当前未连接(NC)不影响主电路工作。
    • C33(滤波电容):用于滤除 ADIN 引脚的高频噪声,减少电压波动,提升 ADC 采样的稳定性(图中部分被遮挡,典型值为 100nF~1μF)。
    • AGND(模拟地):分压网络的地与芯片模拟地共地,避免地电位差引入的噪声干扰,保证采样精度。

    三、整体工作流程

  • 电压分压:VBUS 的高压经 R30/R38 分压后,得到低电压信号送入芯片 ADIN 引脚。
  • ADC 采样:芯片内部 ADC 对 ADIN 引脚的电压进行采样,得到数字值。
  • 电压计算:芯片通过内部算法,将采样值乘以分压比例的倒数(约 10.1),还原出 VBUS 的实际电压值。
  • 功能应用:检测到的 VBUS 电压可用于过压保护、快充协议协商、电源状态判断等场景。
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