小米移动电源技术方案深度剖析 移动电源, 设计师, 文章, 朋友, 技术

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鉴于目前网络上移动电源方案知识甚少，而移动电源最核心的技术恰恰就在方案，故今天特别从在移动电源网开设移动电源方案技术，对目前市面主流品牌，畅销产品等移动电源方案一一深度剖析，与移动电源设计师和技术迷们一起分享!我们首款产品就选目前最热门的小米10400mAh移动电源吧。
研究移动电源很久，各种方案满天飞，有感而发写一些东西和大家分享。这篇文章献给移动电源行业中的设计师朋友和一些技术迷。希望借这篇文章可以引发移动电源行业对技术方案的重新思考。先从小米开刀吧。小米移动电源自面市以来，以低廉的价格、良好的做工以及品牌效应受到市场的追捧。但在火热的表象下却需要一些冷静的思考。这里假设大家对小米稍微有些认识，不讨论非技术性问题，如外观等。下面是小米电源板的正反面照片：
先看下小米的方案： BQ24195充放电集成芯片
小米希望减小面积，所以选择了充放电集成的方案。同时小米认为TI的芯片会带来更好的效率和可靠性。但实际上TI的芯片显然不适合移动电源使用。暂不说2.8美金的售价。该芯片主要特征：
1、采用高压工艺;
2、内部集成了4颗MOS，其中一颗用于路径管理，支持同时充放电，一颗用于检测充电电流，剩下2颗N管组成双N结构;
3、1.5MHz开关频率这是为了使用小尺寸电感，因此电感DCR也小，在大电流输出时效率会更好;
4、其中采用QFN24封装尺寸小，但外围还需要搭配很多器件。 电池充电电压精度20mV这个指标很一般。优秀的指标是2mV;
5、2A充放电效率在88%以上，但实际上移动电源设计中需要外加电感、电流检测电阻、锂电保护等，所以整体效率在3.3V转5V时仅有81%。2.4A时发热达到100度，达到芯片极限。优秀的芯片可以保证3V转5V在2A时有90%以上的效率，温度在50度以内;
6、带I2C接口调节各种阈值，但精度不够。
对这样的芯片方案会发现以下几个问题：
1、 无法做输出短路保护，是个严重的问题。外部短路保护性能必然不如芯片内部保护。这是保险公司需要考虑的问题。
2、 无法实现电量检测，需要外部电路。总之，TI的该款芯片不是移动电源最合适的芯片。
3、 ABOV单片机的选择很多，无非是速度、字长、指令集、存储空间、外部资源等的区别。移动电源中，单片机主要做状态控制、显示、按键响应、电流电压检测、空载检测、过温保护等等。但注意的是单片机绝对不能做电源反馈环路控制。在这点上小米有清醒的认识。但国内诸多移动电源的小公司仍然在铤而走险为降低成本采用所谓的MCU多合一方案。这里只需要说明一点，但由于设计欠考虑，在早期的小米移动电源中发生了无法检测输出空载的情况，在后面会谈到。这都是因为单片机的ADC实际上是无法执行微小电压检测的，失调电压高达几毫伏。
4、 空载检测
10mOhm sense电阻做放电电流采样。但这个电阻后来在13年10月底紧急又改为100mOhm。小米的空载检测和其他公司不太一样。100mOhm电阻并没有串联在输出通路，而只流过几百毫安的电流，损耗100mW。空载检测是行业难题。检测电阻一般在50mOhm，4A电流下会产生800mW损耗，成为损耗的大户。而且空载检测的精度也只能做到50mA，也就是2.5mV。目前业界最好的水平是10mOhm检测电阻，检测30mA电流。
5、 手机智能识别
小米移动电源10400mAh采用TI的tps2514芯片，很多人误以为这是颗MOS，实际是用于手机智能识别的小芯片。目前移动电源大多数不能智能识别手机类型，只是固定地将D D-短接或接到2V和2.7V。
6、 过温保护
过温保护是很多厂家为省成本省掉的。小米算是比较有良心的公司。移动电源虽然便宜，但揣在身上是个炸弹。任何的保护都不为过。
7、 采用了4颗6mOhm的MOS
小米10400mAh移动电源在用料上还是舍得花钱的，要知道每颗MOS需要几毛钱人民币。
8、 电池保护
小米10400mAh移动电源采用了1颗锂电保护芯片、2颗MOS和一个10mOhm熔丝做保护。标准的电池保护方式。这也是因为小米选用的TI芯片不能做完善的电池保护所致。优秀的芯片是可以对电池进行全方位防护的，甚至不需要再另加电池保护。
9、 LG电芯小米采用的是传统的锂电池电芯，而非更好的聚合物电芯。当然是成本的考虑。他们也是需要在成本和用户体验上权衡的。毕竟LG愿意贴给小米。
10、 铝外壳小米是个懂得营销的公司。时尚不时尚，长得时尚最重要。当然散热也绝对是一个重要的考虑。
11、 4颗LED灯显示电量
小米10400mAh移动电源的电量显示确实不上档次。这和成本预算应该有关系。另外想把板子做小，加个液晶屏也不合适。但四颗LED灯确实又不符合小米想体现的科技感。面积、成本和用户体验是个艰难的平衡过程。真正致命的不是寒碜的问题，小米对于电量检测采用的是最简单的电池电压检测。如果瞬间插入适配器或手机可能会导致灯来回跳。目前小米产品的显示方式还在改进。