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POS 機(jī)與便攜式打印機(jī) | 一站式芯片解決方案

銷售終端 POS (Point of Sale) 是連接到銀行或金融機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的電子設(shè)備，支持顧客使用非現(xiàn)金方式進(jìn)行支付、預(yù)授權(quán)、賬戶余額查詢以及轉(zhuǎn)賬等服務(wù)。便攜式打印機(jī)，則以體積小、重量輕、便攜帶、可用電池驅(qū)動而著稱，適合需要移動打印解決方案的場景，比如超市、快遞服務(wù)和倉庫管理等領(lǐng)域。我們將圍繞 POS 機(jī)與便攜式打印機(jī)系統(tǒng)硬件，介紹必易微一站式芯片解決方案。

2024-10-10 14:08:44互勤(深圳)科技有限公司371

POS 機(jī)與便攜式打印機(jī)一站式芯片解決方案

主要電源管理功能模塊

電池管理模塊

充電器實現(xiàn)電池的快充，開關(guān)充電和線性充電管理，特殊功能包括路徑管理和 OTG 等

打印機(jī)模塊

實現(xiàn)小票打印功能，支持缺紙檢測、自動上紙等

電壓轉(zhuǎn)換模塊

對輸出電壓進(jìn)行降壓或升壓轉(zhuǎn)換，進(jìn)而給 MCU、模塊和外設(shè)等供電

LED背光驅(qū)動模塊

通過 PWM 調(diào)節(jié)實現(xiàn)對智能 POS 屏幕亮度的調(diào)節(jié)

其他模塊的功能產(chǎn)品

OVP/OCP, LDO, Load Switch

圖1|POS 機(jī)、便攜式打印機(jī)簡易系統(tǒng)框圖

電池管理模塊

01 充電管理

KP654221 是一款單節(jié)開關(guān)降壓型帶 NVDC 電源路徑管理 I²C 通信的電池充電管理芯片，3.9-14V 寬輸入電壓范圍，高耐壓可達(dá) 20V；支持步進(jìn) 25mA 大 3A 的充電電流，大 3.2A 的輸入電流；適配 USB 和高壓快充適配器，支持 BC1.2 協(xié)議；支持 NVDC 電源路徑管理，2.6~3.7V 可編程的小系統(tǒng)電壓；支持符合 USB 規(guī)范的 OTG 功能，可通過電池向外供電；支持 I²C 通信，可靈活配置多種系統(tǒng)參數(shù)；靜態(tài)功耗和船運(yùn)模式功耗；集成多種保護(hù)措施和電池 JEITA 溫度監(jiān)測；超高集成度和 1.5MHz 的高開關(guān)頻率，節(jié)省空間。

圖2 | KP654221 典型應(yīng)用電路

KP65320X 是一款輸入 28V 耐壓的高度集成的型開關(guān)模式充電管理 IC，支持 1 到 3 節(jié)鋰離子，鋰聚合物電池或磷酸鐵鋰電池充電，4.1V-17V 的寬輸入電壓范圍，高耐壓可達(dá) 28V；輸入電壓動態(tài)管理，并可跟蹤電池電壓，支持太陽能充電；充電電壓、充電電流和電池節(jié)數(shù)均可編程，滿充電壓和充電電流的高精度控制；的靜態(tài)電流；集成多種保護(hù)措施和電池 JEITA 溫度監(jiān)測；超高集成度和 1.2MHz 的高開關(guān)頻率，節(jié)省空間，降低成本，實現(xiàn)更高的充電效率。

圖3 | KP65320X 典型應(yīng)用電路

KP64220X 是一款單節(jié)、全集成 CC/CV 線性鋰電池充電管理 IC，輸入耐壓 30V，大充電電流可達(dá) 1.2A，采用小型封裝、元件極少，特別適用于手持設(shè)備應(yīng)用。充電過程由三部分構(gòu)成：預(yù)充電用以恢復(fù)深度放電電池；恒流充電快速補(bǔ)充電池電量；恒壓充電讓電池完全充滿。芯片內(nèi)置熱折返功能，當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)置閾值時，減低充電電流以減少發(fā)熱。恒流充電電流可通過外置電阻調(diào)整，電池充飽后持續(xù)監(jiān)測電池電壓，當(dāng)電壓低于設(shè)定閾值自動重新啟動充電。

圖4 | KP64220X 典型應(yīng)用電路

KP641100X 是一款市面少有的雙節(jié)線性鋰電池充電管理 IC，支持雙節(jié)鋰離子、鋰聚合物電池充電; 輸入耐壓 30V，大充電電流可達(dá) 0.8A; 充電電流和充電電壓均可編程，滿充電壓和充電電流均滿足高精度控制；集成多種保護(hù)措施和電池 JEITA 溫度監(jiān)測；采用小型封裝、元件極少，特別適用于手持設(shè)備應(yīng)用。

圖5 | KP641100X 典型應(yīng)用電路

02 鋰電保護(hù)

KP7502XX 或 KP7503XX 是一款高度集成的單路鋰離子/鋰聚合物電池保護(hù)芯片，具有內(nèi)部低 R_dson功率 MOSFET。采用小型封裝，外部元件少，適用于手持設(shè)備應(yīng)用。KP7502XX 或 KP7503XX 具有完整的保護(hù)功能，包括過充、過放、過流和過溫保護(hù)等。KP7502XX 或 KP7503XX 具有低靜態(tài)電流，可有效延長電池的待機(jī)時間。此外，高精度的電池過充檢測可以確保充電的安全性。

圖6 | KP7502XX 典型應(yīng)用電路

圖7 | KP7503XX 典型應(yīng)用電路

打印機(jī)模塊

01 電機(jī)驅(qū)動

KP92001 為玩具、打印機(jī)和其它電機(jī)一體化應(yīng)用提供一種集成的雙通道電機(jī)驅(qū)動方案。KP92001 帶電流控制的雙路 H 橋來驅(qū)動雙極步進(jìn)電機(jī)的 PWM 接口實現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和剎車等功能，使得 POS 和打印機(jī)的電機(jī)可以自動上紙和自動糾偏等功能。每個 H 橋的功率輸出級全由 N 溝道功率 MOSFET 組成。每個橋包含整流電路和限流電路。內(nèi)部關(guān)斷功能包含過流保護(hù)，短路保護(hù)，欠壓鎖定保護(hù)和過溫保護(hù)，并提供一個故障檢測輸出管腳。KP92001 提供兩種封裝，一種是帶有裸露焊盤的 ETSSOP16 封裝，另外一種是 QFN16 封裝。能有效改善散熱性能，寬電源電壓 2.7 至 18V 范圍，通常選取和打印機(jī)一樣的電壓，例如 8V，能實現(xiàn)快速出紙功能；1.5A 驅(qū)動輸出電流，滿足普通雙極性步進(jìn)電機(jī)需求。

圖8 | KP92001 典型應(yīng)用電路

電壓轉(zhuǎn)換模塊

01 線性穩(wěn)壓器

KP7212XX 系列是一款超小型、靜態(tài)電流低壓降線性穩(wěn)壓器 (LDO)，靜態(tài)工作電流為 300nA，可提供 300mA 的電流以及出色的瞬態(tài)性能，專為將靜態(tài)電流作為關(guān)鍵參數(shù)的應(yīng)用而設(shè)計，極為適合應(yīng)用在便攜式設(shè)備中。此器件在待機(jī)模式下也能保持低 I_Q ，從而進(jìn)一步延長電池壽命。

圖9 | KP7212XX 典型應(yīng)用電路

表1 | 功耗 LDO

KP7112X 是一款通用型號的低壓降線性穩(wěn)壓器 (LDO)，輸入電壓范圍 2.5 至 5.5V，輸出電壓范圍 1.2~3.6V，各項參數(shù)優(yōu)異，滿足通用市場需求。

表2 | 通用 LDO

KP7122X 是一款高 PSRR 低壓降線性穩(wěn)壓器 (LDO)，輸入電壓范圍 2 至 5.5V，固定輸出電壓范圍 0.9 至 4.5V。同時具有的負(fù)載動態(tài)響應(yīng)性能，8μm 低靜態(tài)電流，1kHz 下 PSRR 高達(dá) 98db，專為對 Power-sensitive 應(yīng)用而設(shè)計。因此，KP7122X 非常適合應(yīng)用于 POS 機(jī)與便攜式打印機(jī)。

表3 | 高 PSRR LDO

02 DC-DC

必易微針對 POS 機(jī)與便攜式打印機(jī)提供多種靈活的 DC-DC 解決方案，覆蓋 5.5V 低壓、40V 中壓，電流從 1A 到 6A 的豐富產(chǎn)品可滿足各種客戶不同的需求。

表4 | 精簡的設(shè)計，齊全的保護(hù)功能

KP52520X 系列內(nèi)置高壓側(cè)和低壓側(cè)功率 MOSFET，優(yōu)化的內(nèi)部控制環(huán)路，確保優(yōu)的各項性能指標(biāo)同時，優(yōu)化器件數(shù)量，降低 BOM 成本。同時，該系列芯片提供多重保護(hù)機(jī)制，包括高精度逐周期谷底限流保護(hù) (OCL)、輸入過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)、輸出欠壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、過溫保護(hù)等，提供精確的使能控制和可調(diào)欠壓鎖定功能。輸入過壓保護(hù)是 5A&6A 系列產(chǎn)品特有的功能，輸入過壓保護(hù)功能可以有效避免芯片在輸入電壓過高時開關(guān)工作，能有效保證器件在輸入電壓不穩(wěn)定或者有過壓尖峰時的穩(wěn)定性和可靠性。

KP525208 采用優(yōu)化的恒定導(dǎo)通時間控制的 COT 控制模式，強(qiáng)制脈沖寬度調(diào)制的 FPWM，使芯片在全負(fù)載范圍內(nèi)頻率控制在 500kHz，小的輸出電壓紋波，快速的瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)，滿足 SOC 的各種需求。同時內(nèi)部集成的電壓誤差積分器，提高芯片負(fù)載調(diào)整率。同時我們可以提供 PFM 模式及高頻 1.2MHz (部分電流版本)等多種選擇來應(yīng)對不同的系統(tǒng)需求。內(nèi)置 1% 低溫漂電壓基準(zhǔn)，實現(xiàn)高精度輸出，滿足日益苛刻 SOC 供電精度的要求。

表5 | 17V/5A 性能對比匯總

LED背光驅(qū)動模塊

KP512318 是一顆 4V-24V 輸入，開關(guān)頻率為 1MHz 的降壓 LED 驅(qū)動。集成完備的保護(hù)功能，如 LED 開路，LED 短路到地，LED 兩端短路，電流取樣電阻開短路保護(hù)，輸入過壓保護(hù)，溫度保護(hù)等。

圖10 | KP512318X 典型應(yīng)用電路

優(yōu)勢 1：兼容當(dāng)前 PWM 調(diào)光方式，更好的調(diào)光效果

KP512318 支持模擬和 PWM 數(shù)字兩種輸入調(diào)光方式，調(diào)光深度低能到 1%。輸出提供模擬調(diào)光和 PWM 斬波調(diào)光兩種版本，其中 PWM 轉(zhuǎn)模擬輸出線性度非常好。

圖11 | PWM 轉(zhuǎn)模擬調(diào)光電路

圖12 | PWM 轉(zhuǎn)模擬輸出線性度

優(yōu)勢 2：高轉(zhuǎn)換效率

內(nèi)部集成 115mΩ 主開關(guān)管和 60mΩ 同步整流管，可以支持 2A 持續(xù)輸出電流。100mV 且精確的 FB 電壓，整體轉(zhuǎn)換效率非常高，3 顆燈 1A 的效率為 91.2%，即使 90mA 的負(fù)載電流對應(yīng)的效率也高達(dá) 89%。

圖13 | KP512318 效率曲線

優(yōu)勢 3：低輸出電流紋波

圖14 | KP512318 輸出電流紋波

優(yōu)勢 4：線性調(diào)整率表現(xiàn)優(yōu)異

圖15 | KP512318S負(fù)載調(diào)整率曲線1

圖16|KP512318S負(fù)載調(diào)整率曲線2

表6 | LED 驅(qū)動方案選型表

其他模塊的主推產(chǎn)品

01 電池管理方案

KP70311X 是一款內(nèi)部集成開關(guān)管的過壓過流保護(hù)芯片，可以有效避免輸入電壓和輸入電流由于異常升高造成的后級芯片損壞。當(dāng)芯片檢測到輸入端 IN 上的電壓和電流大于保護(hù)閥值時，將快速關(guān)閉內(nèi)部開關(guān)管，保護(hù)輸出端 OUT 上的負(fù)載。芯片擁有特色的短路保護(hù)功能，能夠檢測輸出端發(fā)生的異常短路情況。芯片支持過壓閥值可調(diào)、過流閥值可調(diào)功能，充分滿足客戶各種應(yīng)用場景下的定制化需求。

圖17 | KP70311X 典型應(yīng)用電路

KP5711XX 是一顆單通道，電流支持 3A/2A/1.5A/1A/0.6A 可調(diào)限流高精度限流保護(hù)開關(guān)，工作電壓支持 2.5V 到 5.5V，可以覆蓋 3.3V 和 5V 電源軌應(yīng)用。可調(diào)版本提供 10% 的電流精度，60mΩ 內(nèi)阻，較低的壓降及溫升。提供豐富的性能選項，如不同限流等級，不同 EN 控制電平，集成放電功能，F(xiàn)ault 功能，不同封裝選項等。