便携式智能型移动电源设计

　　摘要：目前各类移动数码设备普遍存在机载内置电池容量较小的现象，造成设备使用时间较短，尤其在户外长时间使用时更为明显，针对这一缺点，特对便携式移动电源进行了设计。该电源使用5V适配器或标准USB接口供电，在具备恒压及恒流充电模式的同时，监测电源内置锂电池温度，并能够在对内置锂电池充电的同时对移动数码设备供电。实践证明，该电源充电时间短、效率高，具有一定的先进性、优越性和创新性等诸多优点，可有效的将移动数码设备电量不足的问题进行解决。

　　关键词：移动电源；智能充电；充电电路

　　中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 20-0000-02

　　伴随着快速发展的移动互联网络，以智能手机为典型代表的各类移动数码手持设备大量涌现，其来越大的屏幕尺寸、不断提高的性能，与设备机载电池容量的矛盾也越来越大，导致手持数码设备机载电池能量无法应对使用需求[1]。在此背景下应运而生的移动电源经常作为移动数码设备的外接电源或充电电源，解决了移动数码设备在户外无法长时间工作及不能充电等问题，可对移动数码设备长时间连续供电及多次充电，因此越来越多的用户也对移动电源日益青睐及依赖[2]。随着快速发展的全球经济，期刊网人们的生活水平日益提高，各类随身携带的电子设备日益增多，移动电源尤其是便携式智能型移动电源的发展空间必将得到进一步的拓展。

　　一、移动电源总体设计

　　图1所示为便携式智能型移动电源的系统结构图，该系统主要由五个部分构成，分别为由输入电路、保护电路、升压电路、充电电路、输出电路。

　　二、升压电路工作原理及设计

　　图2所示为升压电路原理图，基于MEZ109设计，该芯片是一种典型的CMOS DC/DC控制型升压芯片，该芯片由振荡电路、参考电压源、相位补偿电路、PFM/PWM控制切换电路、误差放大电路等构成。电源轻载时，为了防止因工作电流降低而导致的效率降低，通过PFM/PWM控制切换电路将工作状态更改为PFM控制电路，此式占空比为15%。当外接设备需要大电流输出及高效率充电时，依靠N沟道功率型MOS管接低通态电阻实现。

　　三、充电电路工作原理及设计

　　（一）工作原理

　　图3所示为移动电源充电电路原理图，该充电电路可以通过5V电源适配器或标准USB口对内置锂电池进行充电，由电源管理芯片（TP4056）进行控制，这一过程自动完成。充电电压范围设置为4.2V（±5%），充电电流依据被充电池电压自动调节。充电电路自动停止充电的条件为充电电流在达到浮充电压最终值得10%。当由标准USB接口或5V适配器提供的输入电压中断时，充电电路自动将漏电流降至1.8μA以下，从而自动进入低电流充电状态。在有电源供电时，同样可将移动电源设置为停机模式，在此模式下充电电路将供电电流大小降为50μA。此外，该电路还具备充电指示、充电结束状态指示的LED以及欠压闭锁功能、电池温度检测功能、自动再充电功能。

　　（二）充电电流值设置

　　充电电流的大小设定依靠POG引脚的对地电阻来实现。充电电流的大小为：

　　其中，IBAT表示充电电流（mA），RPOG表示POG引脚的对地电阻值（Ω）。该充电电路的输入为标准USB接口时，充电电流大小约为550mA，当输入为5V适配器时，充电电流最大值可以达到1500mA。

　　四、控制电路工作原理及设计

　　图4所示为移动电源的控制电路原理图。该控制电路的控制核心基于电压比较器，锂电池的电压经分压电阻网络采集后送至电压比较器的同相输入端，并将与参考电压比较后的值输出，从而控制继电器，以实现对负载的通断控制[3]。

　　五、输出电路工作原理及设计

　　图5所示为移动电源的输出电路原理图，当移动设备未接入时，LED1点亮、LED2熄灭；当检测到有移动设备接入时，LED1及LED2同时点亮，显示设备处于充电状态。

　　六、结束语

　　本文设计的便携式智能型移动电源应用电源管理芯片及外围电路设计而成，大量实践证明，其效率（包括升压效率及转换效率）等各个关键参数对于各类移动数码设备的使用要求均能满足。随着移动数码设备快速的发展及3G、4G移动互联网等网络的全面覆盖，移动电源的发展及应用，尤其是智能型及便携性也将得到更近一步的发展。

　　参考文献：

　　[1]吴学军.一种基于低功耗单片机的移动电源设计[J].电源技术，2014（03）：495-497.

　　[2]阴亚芳，花蕊.便携设备电源管理系统的设计[J].西安邮电大学学报，2014（03）：84-90.

　　[3]林春成.便携电子设备的电源分布及电源管理设计[J].机电工程技术，2009（12）：74-76.

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