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移动电源电路板设计实例分析
pcbdate2012 | 2014-07-19 14:51:00    阅读:427   发布文章

目前移动电源采用锂聚合物电池或锂离子电池作为核心储能元件。对于充电电池,规格书都有安全的充电截止电压和安全放电截止电压,有标定的额定最大工作电流。移动电源的设计,首先要安全的给聚合物电池充电,因为电池成本比较高,而且为了系统的安全可靠工作,要有一个充电管理系统。当需要给便携式设备充电时,聚合物电池对外放电,因为便携式设备普遍输入电压为5V,所以有一个升压5V的系统。有些设备可能是9V或12V等其他输入电压,X44移动电源都可以通过修改配置参数实现。一个最简单的移动电源的基本构成如图所示:

移动电源怎么充电?从电芯电路板外壳全方位详解

零售市场常见的移动电源,还会增加电量指示电路,实现电芯剩余能量的精确指示。

X44移动电源本质上就是一个可以对外放电的电池体,只是设计为精确5V输出而已。它由输入充电控制电路,输出DC/DC转换电路, 电池电量检测显示电路,充电指示电路,电池保护和智能管理电路等组成。如下图:

移动电源怎么充电?从电芯电路板外壳全方位详解

下图是X44电路板具体描述。

移动电源怎么充电?从电芯电路板外壳全方位详解

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各部分电路功能详细介绍如下:

1.充电控制电路:利用5V 输入,如电脑USB,充电器等5V电压源,对移动电源里的电池进行充电。X44移动电源输入充电电流设计指标为1A。当电池电压小于3V时,充电电路会依照100mA的电流对电池充电,专业的讲法:涓流充电。涓流充电的好处是,可以可靠的恢复过放电的电池,而不会导致电池大电流充坏报废。当电池电压大于3V时,X44充电电路就会用1A大电流恒流充电池。这段时间充电是最快的。当电池电压充到4.20V左右时,充电电路维持4.2V恒压充。当充电电流降到100mA左右时,即停止充电,充电完成,断开充电电路。这就是常说的:涓流充电、恒流充电、恒压充电三段式充电管理方案。更先进的电路还有脉冲充电方案,5段式充电方案。在D66移动电源方案和D112移动电源方案分别有实施这些更高级的充电技术。另外安排时间再详细介绍这些技术。充电电流越大充电时间越短,但是发热也会很厉害。所以,不是越大越好,一般1A即满足大部分客户需要。如果利用电脑的USB,要注意部分USB端口只有500mA输出能力,有可能导致充电速度过慢。

2.升压5V电路:当X44移动电源接入手机后,按一下按键开关,升压电路即触发工作。DC/DC升压电路,将电芯2.7-4.2V电压转换成为所需要的5V给手机等目标设备充电。手机将自行控制充电电流。X44在判断手机充满后一段时间内即自动断电。这是公司的智能停充技术。目前移动电源的主要输出形式有1个 USB 口(U2/M2/X44/X54等项目www.pcbdate.cn)和2个USB口(D66/D112等型号)两种,额定输出电流有1A和2A等。输出电流越大,表示移动电源的输出能力越强,越能满足手机的充电需要。如果你的手机是1A充电的,用输出能力为500mA的移动电源为它充电,这样充电时间会增加1倍。注意:手机的输入充电电流为手机自行控制,移动电源的实际输出电流不会超过手机的额定充电电流,2A输出能力的移动电源为额定输入1A的IPHONE4S充电,充电电流为1A。一般普通手机的额定充电电流为0.5A-1A,HTC智能手机部分型号为1.5A,iPhone手机1A,IPAD为2.1A。X44移动电源的输出电流为2A,充电IPHONE和IPAD可以实现极速充。

3.电池电量显示电路:这个电路为单片机实现,功能就是显示当前移动电源的电池剩余的电量。这样能更加方便用户使用,及时充电。X44为四级电量指示;绿色、橙色、红色、红色闪烁,分别对应电量:100%-70%-40%-10%。无负载时,或者智能手机等设备充电满后,智能判断,一段时间后会自动关闭输出。

手动关机功能:在工作状态,LED橙色闪烁,3秒内连续按键2次,即进入休眠,完全关闭输出,电路进入超低功耗。X44休眠功耗从一般产品的50uA-100uA降低到3-8uA,功耗降低10倍以上,全面领先市场。X44移动电源休眠后,放置1年以上仍然电力十足。

4.LED 照明电路:此电路为单片机控制。长按3S可以打开高亮LED照明功能,充满电一次可连续工作300小时以上。再长按3S关闭。

5.电池保护电路:此功能为单片机控制。当电池出现放电时过流,放电时电压过低,充电时电压过高这几种异常情况下,电池保护电路就会关闭电池与外部的连接,保护电池的安全。移动电源使用的都是锂电池,这种电池不能充放电过流,否则发热量过大,有出现爆炸的风险。放电电压过低、充电电压过高,也会导致电芯发热受损,出现爆炸、燃烧等危险情况。X44移动电源都已提供这些的安全保护功能。

6.锂电池:移动电源的锂电池多数是由几个电池并联使用。目前多数移动电源使用的是性价比高的18650标准尺寸锂离子电池。18650 锂离子电池目前世界上量产容量最高的为三星、LG 、三洋(2012年被松下合并)的电芯,单个可以做到2800mAh;而国内一般常用为2200mAh。X44动电源标准配置使用的是两节2200mAh的国产A品电芯。可自己DIY使用3400mAh松下电芯,最大可以实现6800mAh容量。

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