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标题: 驾驭合格移动电源的优秀设计策略 [打印本页]

作者: forsuccess 时间: 2014-10-9 23:30 标题: 驾驭合格移动电源的优秀设计策略

　智能手机配置越来越高，耗电也越来越凶，像iPhone等部分手机电池更是不可更换，遇到缺电的情况下只有通过移动电源（也称作充电宝或外置电池等）来救急，因此造就了目前手机移动电源市场销售的火爆。很多消费者在选择移动电源时，注意力只放在外观、容量以及价格上，往往很难了解到移动电源内部的状况。本文整理了移动电源设计当中所涉及到的主要芯片和电路保护模块，让工程师及电子爱好者从内到外彻底了解移动电源。想要了解更多最新移动电源设计资料，请关注电子发烧友《移动电源技术专题》！

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　　一、移动电源主芯片分析
　　1、锂电池管理IC：目前国内充电管理系统比较成熟，智能IC监控整个充电过程，执行锂电池的预充、恒流、恒压三阶段充电功能。主流管理IC有拓微TP4056，台湾德信EUP8027等。充电时间5000maH大约8小时。
　　2、MCU：PCB板上智能控制系统，避免设备在充电时受到不稳定的电流、电压冲击而损坏；可以对产品进行充放电控制，提供充电保护、放电保护、温度保护、漏电保护。过载保护、短路保护等多重保护，使产品性能更加安全稳定，使产品本身使用寿命更长，同时也避免不稳定的输出对手机造成伤害。自动识别手机和多种数码产品，支持各品牌智能手机及各类平板电脑充电，兼容USB 5V输入的其他数码类电子产品充电。目前比较常见的品牌及型号有意法STM8S003F3P6，十速，松翰，HOLTEK，海尔HR6P61，芯海科技等。
　　3、贴片升压IC：移动电源电池的电压为3.7V，而输出电压则是5.0V，电力需要经过升压电路才能输出。在升压的过程中因为电路上发热损耗了部分电量，使实际输出的电量和电池输出的电量存在一定的差异，两者的比值叫做移动电源的转换率。目前国内技术转换效率高低不等，一般在75-85%。也有些力较强的厂家采用成本较高的方案，自主研发电路设计，实际转换率能达到90%以上。移动电源系统商正加速导入大电流直流对直流（DC-DC）转换器。瞄准庞大的移动电源市场商机，闸能、远翔、O2Micro、MPS、立锜和致新等电源IC供应商，皆已着手开发或推出大电流DC-DC转换器，以帮助系统厂开发充电速度更快的移动电源产品。
　　4、SoC：一些国内厂家正倾向于推出单芯片解决方案，以一颗芯片实现移动电源的基本功能。致尚科技以一颗ZS6366的芯片完全取代目前市场上MCU 充电管理IC 升压IC的方案；并为各大方案公司提供Turnkey解决方案，以尽量降低准入门槛。芯旺微电子MCU集成了充电管理、同步整流升压放电控制、电量检测、各种过充过放短路保护、负载自动识别、照明和LED/LCD显示驱动功能模块，内置高精度参考源，配合外围简洁的硬件线路，能较好解决反充电等问题。芯海科技有限公司SOC芯片CSU8RP3119应用于移动电源产品的单芯片解决方案。通过使用芯片自带的两路高速PWM（16M）和四路高性能ADC（12bit，死区小于3mV）以及特有的基准源数字校正专利技术，CSU8RP3119无需外围其他IC，即可实现效率高达93%的同步整流移动电源，在2.1A输出条件下，效率仍然高于88%。
　　二、电路保护板重要性
　　对于移动电源的电芯问题，很多人总是以容量论英雄，但在移动电源市场环境复杂，尚未制定统一标准的前提下，容量虽然很重要，但是电芯质量、安全更为关键。目前移动电源电芯一般采用18650锂离子电芯和锂聚合物电芯两种，最好选择聚合物电芯的电池，安全性较高，且寿命相对较长。目前聚合物电芯移动电源比较专业的神族排名靠前，所有型号都是都可查询编号的聚合物电芯，而且同体积的容量比一般的聚合物还高15%，从无安全问题。
　　首先是兼容性。
　　在适用范围上的区别——不是每个移动电源都可以给你的手机合理充电。我们先了解一下手机平板等智能设备充电的一些要求和充电时的参数。

　　另外还有一些国产手机充电电流为08A，0.7A，也就是说不同的设备有不同的电流要求，如果不按要求参数给设备充电是很有安全隐患的，甚至会出现永久损害设备。
　　如果移动电源里面的电阻和电路板用的不一样，或者没有通过国家检测的话，质量很难保证，工艺差的移动电源电路板通常只有简单的升压系统，就简单的将电池电压3.7V升至5V没有任何的保护电路。
　　这样的简陋电路，电流输出是不稳定的，有可能会把我们的数码设备电池充爆，还有可能使手机里面的线路板发烫而造成短路，以至于烧毁线路板。
　　其次是过载过压过温保护。
　　精密的升压IC能够提供高效安全的电流自动匹配方案。当负载连接到快速充电端口时，升压IC能立即检测出负载的可接受最大电流，然后为负载提供最优输出电流。这样可以在为负载提供快速充电模式下，最大限度保护电池不被过高电流损坏。
　　事实上在移动电源使用过程中，如果使用方式、使用环境不恰当，可能也会造成不明原因的过流、过压短路情况，做工好的移动电源可以内置温度感应芯片，当电芯温度超出预设值时，关闭设电路，从而通过内部保护电路有效保护移动电源和充电电池的安全性。
　　另外还有移动电源的过放保护。
　　配有电压智能检测系统的移动电源电路板可以达到这样的功能——当移动电源电压低于其过度放电电压检测点时将激活过度放电保护，自动停止放电，以免过度放电影响移动电源寿命，甚至会烧坏手机等数码产品。
　　最后是电源转换率的问题。
　　电源转换率：也就是电池标配容量和实际给手机及数码设备进行充电时能完全输出的百分比。移动电源的品质主要取决能量转换率，质量好的一般可达80%左右，普通的则在70~75%左右，差的甚至只有30%，如转换率低于75%则意味着移动电源线路损耗较大，电芯本身的发热量也大。
　　对移动电源转换率起最重要作用的是“移动电源保护板”，所以如果一款移动电源的PCB电路板采用了较好的做工和设计，同时使用的电芯也比较出色，并且具有扎实的保护电路，那么这款移动电源的质量就得到了保证。
　　有鉴于如今智能手机耗电量越来越大，大部分的智能手机电池都不可拆卸，一款容量大携带方便的移动电源就成了人们出门旅行必备的电子产品。但最近移动电源安全事故频出，让消费者与工程师不得不重新审视移动电源的设计与研发，而对于移动电源的内部构造，你又了解多少呢？
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