简易手机移动电源控制电路课程设计(学术参考)

沈阳航空航天大学

课程设计

（说明书）

简易手机移动电源控制电路设计

班级/ 学号

学生姓名

指导教师

沈阳航空航天大学

课程设计任务书

课程名称电子技术课程综合设计

课程设计题目简易手机移动电源控制电路设计

课程设计的内容及要求：

一、设计说明与技术指标

简易手机移动电源控制电路设计，技术指标如下：

①电路能够对3.3V锂离子电池进行充电；

②输出电压为5V；

③充电时充电指示灯亮；

④用4个发光二极管显示电量。

二、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。

3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

三、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。

2．进行实验数据处理和分析。

四、推荐参考资料

1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年

五、按照要求撰写课程设计报告

成绩指导教师日期

一、概述

移动电源，也叫“外挂电池”、“外置电池”、“后备电池”、“数码充电伴侣”、“充电宝”。手机移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电装置的电能存储器，可以给手机等数码设备随时随地充电或待机供电。一般由聚合物锂离子电芯作为储电载体。区别于产品内部配置的电池，也叫e电源，外挂电池。一般配备多种电源转接头，通常具有大容量、多用途、体积小、寿命长和安全可靠等特点，是可随时随地为普通功能手机、PDA、GPS导航仪、PSP、DV、USBXI和智能手机等多种数码产品供电或待机充电的功能产品。容量一般为5000-8000mAh。“移动电源”这个概念是随着数码产品的普及和快速增长而发展起来的，其定义就是：方便易携带的随身电源。针对数码产品功能日益多样化，使用更加频繁，与我们日常生活的关联也越来越密切，如何提高数码产品的使用时间、方便人们的生活、及时补充电量、发挥其最大功用的重要性就更加刻不容缓。而移动电源，就是针对并解决这一问题的最佳方案，随身携带一个移动电源，就可以随时随地为多种数码产品充电。

本次要设计一个简易的手机移动电源控制电路。

简易手机移动电源控制电路设计，技术指标如下：

④电路能够对3.3V锂离子电池进行充电；

⑤输出电压为5V；

⑥充电时充电指示灯亮；

④用4个发光二极管显示电量。

设计时在选择器件时，应考虑成本，并根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。

二、方案论证

移动电源其实是一个可以对外充电的电池，它由输入充电控制电路，输出升压控制电路，电池电量检测显示电路，LED 控制电路，电池保护电路构成，如下图：

充电输入

5V 放电输出

图1 手机移动电源控制电路电路的原理框图

三、电路设计

1.充电控制电路

充电控制电路，利用5V 输入，如电脑USB ，适配器对移动电源里的电池进行充电控制，当电池电压充到4.20V 左右时，充电电流降到100mA 左右时，即停止充电，充电完成，断开电路。目前，移动电源的输入电流为1A 左右，如果利用电脑的USB 充电，要考虑USB 的输出承受力，一般的电脑USB 输出为500mA ，原理图如图2所示。GS 1661是电流模式提高变换器。恒定的开关频率1MHz 以及工厂工作以及脉冲宽度调制（PWM ）。自26v / 2A 提供高输出电压。

充电控制 电池保护电路

电池电量显示 升压输出

3.3V 锂电池

充电指示灯

控制回路是峰电流模式控制架构；因此，斜坡补偿电路添加电流信号允许循环运行稳定免税大于50%。内部固定PWM频率：1.0MHz精密的反馈参考电压：0.6V 的（±2%）内部0.25Ω，2A，26V功率MOSFET关断电流：0.1μ过电压保护，过温保护。

调过电流保护：0.5A的~ 2.5A包：sot23-6l。该gs1661是电流模式升压转换器。恒定的开关频率为1MHz，脉冲宽度调制（PWM）操作。建立在26V / 2A MOSFET提供高输出电压。控制回路的结构的峰值电流模式控制；因此，斜坡补偿电路被添加到当前的信号允许运行稳定的占空比大于50%。

输出电压的输出电压的电阻分压器的FB。输出电压：

图2 手机移动电源充电控制电路原理图

图3 手机移动电源充电控制电路线形图

2.升压输出电路

升压输出电路，：当移动电源接入手机后，升压电路即开始工作，将移动电源的电池升压到5V，以供手机充电，手机将自行控制充电，充满后自动断电。该CS5171 / 3 芯片560千赫开关稳压器具有效率高，1.5个集成开关。这些部分操作在宽输入电压范围，从2.7 V至30 V，灵活的设计允许芯片在大多数电源配置，操作包括升压，反激式，向前，反相，和SEPIC。该集成电路采用电流模式架构，这让优秀的负载和线路调整，以及一个实用的手段限制电流。高频率的操作与高度集成调节电路，结果在一个非常紧凑的电源解决方案结合。电路设计包括规定为特点的频率同步，关机，并反馈控制或正或负电压调节。这些零件到?引脚1372 / 1373兼容。利用CS5171/ 3芯片可以是输出电压升高至5V，2.7 V至28 V输入，SEPIC转换器2.7 V至28 V输入，5 V输出SEPIC转换器以供手机充电。

图4 手机移动电源升压输出电路

3.电池电量显示电路：

这个电路的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。(XHEC)显航的移动电源的电量显示功能还具备省电功能，即在对外输出时，工作开始的几秒会自动显示电池的电量然后自动熄灭，节省电池的电能。当需要了解电池的电量时，直接按动按钮，即可再次显示，非常方便使用。LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。如图所示电路，如图通过LM324AJ四运算放大器放大电流，来控制四个发光二极管（LED1~4）来显示移动电源电量，当移动电源电充满时，四个发光二极管（LED1~4）全部亮起。当移动电源对锂电池充电时发光二极管从LED4~1依次熄灭来显示移动电源电量。

图5 手机移动电源充电显示电路原理图

4.充电指示灯

当系统工作时指示灯亮起图中所示的电源指示灯为单向导通的发光二极管。电

阻R可选用5、单向导通二极管为1N4004或1N4007。二极管主要用作单向工作，R用作降压限流。

图6 手机移动电源充电指示灯电路原理图

5.电池保护电路：

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，这种电池不能过流，或电压过低、过高，否则会出现爆炸，燃烧等危险情况。R5402N系列是高耐压、CMOS工艺的电池保护IC，用于1节锂离子/锂聚合物可充电电池的过充电/过放电/过电流保护，还内置了负载短路保护电路，以防止大的负载短路电流和充电/放电过电流。保护IC是通过监视VDD 与VSS之间的电池电压以及V-和VSS之间的电压差来进行控制充电和放电。电池电压在过充电电压以下（Vdet1）并且在过放电电压以上（Vdet2）、V-端电压在过充电电流检测电压以下（Vdet4）并且在过放电电流检测电压以上（Vdet3）的情况下，进行充电和放电控制的MOSFET均被打开。这被视为通常工作状态，可以自由的进行放电和充电。通过LM7805CT芯片来保护电路，通过此芯片来稳定电压保护输出电压稳定不会烧坏锂电池。

图7 手机移动电源充电池保护原理图

图8 手机移动电源充电池保护芯片原理图