低功耗移动电源硬件电路
移动电源充电宝电路设计
移动电源充电宝电路设计文章目录设计需求了解移动电源接口输入保护电路锂电池保护电路设计锂电池充电电路设计锂电池Boost升压放电电路设计温馨提示：看过我之前文章的可以直接跳过一堆介绍的文字，直接看最后的原理图设计需求了解随着手机越来越普及，手机应用功能的增多，更有人提出移动办公时代的概念。
手机作为我们日常使用的便携式数码设备，已经成为我们生活的一部分。
但手机毕竟是电子产品，所有的电子产品都离不开供电的问题。
如果在一些时候，手机电量不足了大家肯定想到的是使用移动电源来临时给手机供电充电了。
其实不单单是手机，很多其他便携式设备都可以使用移动电源来供电。
那么对移动电源的设计就有了明确的需求了。
首先移动电源是要求可以长期储，便携，小巧。
这样我们的工程师们就想到了使用锂电池来做电量的储存，锂电池体积不是很大，相对储存电量的密度也比较大。
所以目前市场上使用的大都是锂电池。
当然，将来由于技术的发展，有可能选择燃料电池，或者核电，就像钢铁侠胸前的那个供电设备一样。
我们在选定核心为锂电池后，我们知道锂电池的各种特性需要设计更好的保护电路，这样锂电池才能使用的更长久和安全。
于是在使用到锂电池的地方必定要为锂电池设计保护电路。
另外，锂电池能多次重复使用，需要设计充电电路。
充满电后需要给其他设备供电，这样就需要设计对应的供电电路。
当然还有一些可有可无的指示电路等等。
针对锂电池的保护电路之前的文章也有讲解，有不清楚的朋友可以去我头条文章栏目查阅，这里再罗列下，锂电池保护电路至少需要做到，过充、过放、过流短路保护，充电时还要对其做过温保护控制。
锂电池的充电电路也是有严格要求步骤的，需要根据电池状态严格按照电池充电步骤进行充电。
对应锂电池的充电电路的介绍这里也不讲了，之前有文章做了讲解，不清楚的朋友还是那句老话，可以去我头条文章栏目查阅。
锂电池输出供电电路要根据实际情况，看你是给什么样的设备供电，有怎样的供电需求设计，一般都是设计成5V输出，因为现在大多数便携式设备都是不超过5V的充电器为其充电供电。
单片机 移动电源方案
单片机移动电源方案概述移动电源是现代人日常生活中必备的便携式充电设备。
在充电电力不足或无电源可用的情况下，移动电源提供了一种便捷的充电解决方案。
本文将介绍基于单片机的移动电源方案，包括硬件设计和软件实现。
硬件设计电池选择移动电源的核心部分是电池，它决定了电源的容量和使用时间。
在选择电池时，需要考虑电压和容量。
一般来说，选择锂离子电池作为电源是最常见的选择，因为它们具有较高的能量密度和较小的体积。
充电电路设计移动电源需要提供可靠的充电功能。
充电电路设计应具备以下功能：- 过电流保护：当充电电流超过设定阈值时，电路应能自动断开以防止损坏电池。
- 过压保护：当电池充电达到额定电压时，电路应能自动停止充电，以避免电池过充。
- 温度保护：当电池温度过高时，电路应能自动停止充电，以保护电池安全。
- 反向连接保护：当用户错误地连接正负极时，电路应能自动检测并断开连接，以避免损坏电路。
输出电路设计移动电源需要提供稳定可靠的输出电压。
输出电路设计应具备以下功能： - 电压稳定性：输出电压应保持在设定电压范围内，以满足不同设备的需求。
- 过载保护：当输出电流超过额定值时，电路应能自动断开以防止过载损坏电源或受充电设备。
- 短路保护：当输出端短路时，电路应能自动断开以避免损坏电源和受充电设备。
单片机选择根据移动电源的需求，选择适合的单片机是非常重要的。
单片机控制移动电源的充电和输出电路，需要具备以下功能： - 较高的计算能力：处理充电和输出电路控制所需的算法和逻辑运算。
- 多个IO引脚：用于与传感器、开关和显示屏等外部元件交互。
- 低功耗模式：在不使用时能进入低功耗模式以节省能量。
- 丰富的接口：支持与其他组件的通信，如USB接口、I2C接口等。
充电管理通过单片机控制充电电路，可以实现智能化的充电管理。
单片机可以检测电池电量，并根据需求决定是否开始充电。
同时，单片机可以监控充电过程中的电流、电压和温度等参数，并对异常情况进行保护。
剖析移动电源设计方案,从内到外全搞定
剖析移动电源设计方案，从内到外全搞定摘要：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。
标签：移动电源，电路保护，电源管理IC正文：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。
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有致尚微的ZS6056，台湾德信EUP8027等。
充电时间5000maH大约8小时。
2、主控：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。
纯MCU（软件可编程主控）目前比较常见的品牌及型号有意法半导体ST，十速，HOLTEK等。
不可编程（纯硬件，通过外部原件调整电压电流）主控市场主流产品为致尚微ZS6366、ZS6288、ZS6300、ZS6599等。
主控主要是做电量显示的控制及配合设置保护参数的设置等！对响应速度的要求非常重要，在这方面，纯硬件主控的动态响应时间是远胜MCU（软件可编程主控）的。
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。
移动电源系统电路的设计与原理分析
移动电源系统电路的设计与原理分析市面上移动电源中常使用2个电感，其中充电电路中，充电过程需要一个电感，Boost 电路放电过程中也需要一个电感。
充电电路的工作过程是通过5V的交流适配器给移动电源内部的锂电池充电；而Boost电路工作过程是将移动电源内部锂电池升压到5V进行输出，从而给移动设备供电。
但在移动电源实际工作中这两种电路通常情况不需要同时工作，也就是工作中两个电感只有一个电感处于工作状态，两个环路只需要一个工作。
芯片工作原理MT2011是一款高效率大电流单串联锂电池充电控制器。
它支持4.5V~6.5V输入电压，输出电压可以跟随锂电池电压，最大2A的充电电流，使用了高效率的同步整流结构，适合应用于便携式充电设备和移动电源充电。
整合电流采样电阻、高精度的电流与电压管理电路、满电自动停止充电。
MT2011工作频率为1.5MHz，使用同步整流结构，效率高达93%.带有充电电流软启动、防反相电流二极管、充电电流采样等功能，并带有完善的输出短路保护和过温保护功能。
使设备稳定性更高，单电感移动电源电路如图所示：（a）充电芯片外围电路（b）升压芯片外围电路（c）单片机外围电路图1.电路中芯片工作电路MT5036是来颉科技设计的一款95%高效的800KHz同步升压转换器，它为单节锂电池或多节锂电池组并联提供了良好的供电解决方案。
转换器通过设置芯片外部FB分压电阻或使用内部FB分压电阻来获得一个稳定输出电压。
芯片转换效率非常高，能提供足够的负载电流，当供电电压下降到3V时，仍能在输出电压为5V时，输出3A的负载电流，电感中的峰值电流被限制在6.6A.MT5036工作频率可达800KHz，这使得电感和输出电容都可以不用太大，并且带有轻载PSM功能，可以保证芯片在全负载范围内保持较高的转换效率。
拥有60uA 的静态电流，可以大大提高锂电池的寿命，带有低EMI工作模式，断续工作时，可以有效减少振铃，转换器可以避免电池过放电，在关断时负载可以完全与电池断开。
简单的充电宝电路图分析
简单的充电宝电路图分析
充电宝的输入USB端口一般接5V充电电压，输出USB端口输出5V电压给手机充电，下面我们来看一个简单的充电宝电路图。
FM6316FE构成的充电宝电路。
上图中的FM6316FE是一款新型充电宝专用IC，内部集成有锂电池充电电路、DC-DC升压电路及负载检测电路，并且带有充放电指示灯驱动电路。
该IC的充电电流可由外接电阻设置，最大为1A。
SOP-8封装的FM6316FE。
图1电路只是为了说明充电宝的工作过程，FM6316FE外围元件未完全画出，引脚功能亦未标出。
充电时，充电器输出的5V电压加至FM6316FE的电源端④脚，经内部充电电路处理后给充电宝内部的锂电池充电。
当充电宝给手机充电时，FM6316FE内部电路检测到有负载，使内部的DC-DC升压电路工作，将3.7V的锂电池电压升高至5V 给手机充电。
由于该IC在输入端接有5V充电电压时，会自动关闭内部的DC-DC升压电路，使输出无电压，故对于这类IC设计的充电宝，即使用充电线将输出端与输入端连接，也不会自己给自己充电。
自制充电宝最简电路方案设计汇总
自制充电宝最简电路方案设计汇总自制充电宝最简电路方案设计（一）随着便携式产品不断成长，移动电源的需求也持续增加，轻薄小巧、快速充电、转换效率高及高安全性等也成为消费者购买移动电源时的首要考虑，为了满足消费者的需求，许多公司都推出移动电源解决方案，在此我们以沛亨半导体所开发的AIC6511及AIC3420作为设计范例，提供给读者参考。
一个完整的移动电源电路包含了电池充电管理IC、升压转换器IC及MCU，每个部分都会影响移动电源的整体效能，所以选用适当的IC是非常重要的。
图4所示为本文所要介绍的移动电源电路，主要由AIC6511锂离子电池充电转换器、AIC3420升压转换器及MCU 所组成。
底下将针对所提出的移动电源电路做详细的说明。
锂离子电池充电转换器锂离子电池是目前应用最广泛的可重复充电式电池，可将单颗锂电池用于低功率产品，也可以将多颗锂电池串并联得到更高电压与容量，例如移动电源就是将多颗锂电池并联来获得高容量。
锂电池具有能量密度高、自放电率低、无记忆效应、寿命长、重量轻等优点，非常适合做为便携式产品的电力来源。
锂电池充电IC分为线性式及切换式两种，线性式充电IC的成本低，IC接脚数较少，只需要少数的被动组件。
然而线性式充电IC有较大的功率损耗，若设计不好常会导致IC温度过高，且一般移动电源大多使用散热较差的塑料外壳，使得线性式充电IC无法提供较大的充电电流，因此线性式充电IC通常比较适合低容量锂离子电池应用。
若希望在短时间之内将电池充饱，则必须要提高充电电流，此时可以考虑应用切换式充电IC。
切换式充电IC利用开关的高频切换来达到能量的传递，可提供较大的充电电流，且具有高转换效率不会有过热现象，适合高容量电池的充电应用。
充电过程中，当电池电压上升到4.2V时，要立即停止充电，以避免电池过充而产生危险，而当电池放电时，电池电压如果降至2.5V以下，要立即停止放电，以免电池过放而减少电池的使用寿命。
低功耗5V不间断电源电路图
低功耗5V不间断电源电路图采用开关稳压器MAX630和线性稳压器MAZ623设计的低功耗5V不间断电源的电路如图所示。
低功耗5V不间断电源电路电路工作原理：由图（a）可知，当输人电压VIN＞7.3V时，IC1则关断，IC2提供5V 的输出电压；当VIN（7.3V时，IC2关断，IC1将3节AA Nicd电池提供的3.6V电压升压为5V，负载电流达50mA。
IC2带有一个低电压电池监测器，并通过R6、R7对VIN进行监测。
监测器的输出端第7脚驱动倒相器VT1，VT1又反过来驱动IC1的关断输人脚IC（第6脚）和IC2的SHDN （第5脚）。
IC脚与SHDN脚具有极性相反的电平。
R2、R3组成的电阻分压器能使IC1和IC2都能对输出VOUT进行监测。
因此，IC2一旦关断，其输出也就被切断，但IC1关断时，芯片仍消耗1μA电流，维持低功率状态。
此情况下，VIN最高达17V，但应高设定R1的值，使涓流电荷量不大于电池容量的10％。
对于5～50mA负荷，IC1可提供76％的功率。
如图（b）示出的是5V／1A不间断电源电路。
在主电源掉电后，5V输出仍不间断，且在其后的80min之内，继续提供1A电流输出，VOUT波动不大于5％。
正常运行时，IC1监控电路的Vcc（第2脚）对主电源进行监视。
当IC1脚7为高电平时，VT2接通，并使IC2处于关断模式，而接通VT1、VT3，向电池组传送电荷。
当主电源电压降至IC1的复位门限（4.65V）时，IC1脚7关断VT2、VT3，使DC-DC控制器IC2恢复到运行状态，将输出电压提高到5V。
VT1是一只低导通电阻P型沟道MOSFET，在电流1A时的电压仅为60mV。
VT1源极接不间断电源的5V输出端，漏极接主电源，与P 型沟道高端开关的通常结构相反：①可防止主电源停止供电后VT1体内二极管从电池中获得电流；②当与主电源接通时，VT1体内二极管是导通的，可保证约4.5V的栅极驱动电压使VT1完全导通。
SM7026小功率充电器电源芯片低成本开关电源方案
SM7026 AC/DC PWM功率开关v1.6SM7026EDIP885Vac～265Vac15W以上，建议根据实际方案增加散热措施：内部方框图管脚示意图7236EDIP8管脚说明名称管脚序号管脚说明GND 5,6,7,8 芯片地，同时也是内置高压MOS管SOURCE端口FB 1 反馈输入端口VDD 2 芯片电源端，工作电压范围可达9V——30VNC 3 -DRAIN 4 内置高压MOS管的DRAIN，同时芯片启动时，也做芯片的启动极限参数极限参数(TA= 25℃)符号说明范围单位V DS(max)芯片DRAIN脚最高耐压-0.3～730 VV DS(ST)芯片启动时，DRAIN脚最高耐压-0.3～400 V VDD 芯片电源电压-0.3～30 VI vdd嵌位电流10 mA I FB最大反馈电流 3 mA V ESD ESD电压>4000 VT J结温-40～150 ℃T STG存储温度-55～150 ℃热阻参数符号说明SM7026 单位R thJA热阻(1) 45 ℃/W注（1）：芯片要焊接在有200mm2铜箔散热的PCB板，铜箔厚度35um，铜箔连接到所有的GND脚。
电气工作参数(除非特殊说明，下列条件均为T A=25℃，VDD=18V)符号说明条件范围单位最小典型最大BV DS漏源击穿电压V FB=2V; I D=1mA 730 - - V I DSS DRAIN端关断态漏电流V FB=2V; V DS=500V - - 0.1 mA R DS(on)源漏端导通电阻I D=0.2A - 12 - Ohm VDD ON VDD开启电压13 14.5 16 V VDD OFF VDD关闭电压7 8 9 V VDD HYS VDD迟滞阈值电压- 6.5 - V VDD OVP VDD过压保护阈值- 32 - V IDD1 VDD工作电流I FB=2.0mA - 0.4 - mA IDD2 VDD工作电流I FB=0.5mA;I D=50mA - 1.0 - mA IDD CH芯片充电电流V DS=100V; VDD=5V - -220 - uA FOSC 芯片振荡频率- 60 - KHz G ID I FB/I DRAIN增益- 560 -I LIMIT峰值电流阈值V FB=0V - 700 - mA I FBSD FB关断电流- 0.9 - mA R FB FB输入电阻I D=0mA - 1.23 - Kohm t LEB前置消隐时间- 300 - ns t ON(min)最小导通时间- 700 - ns t OVT过温保护温度- 150 - ℃t HYS过温迟滞阈值温度- 30 - ℃功能表述◆ 电路图说明上图中D1-D4、C2组成全波整流，D6、R1、C3组成RCD 吸收回路，消除变压器T2漏感产生的尖峰电压，避免击穿SM7026内部的高压MOS 管。
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解读低功耗移动电源系统硬件电路
移动电源是一种采用可充电电池作为储电单元，通过升压或者降压的方式输出能量，可以通过用电器直流电源输入接口直接对用电器供电或者充电，以达到为便携式电子产品续航的目的。
移动电源的基本构成一般由可充电电池、升压或降压电路、充电管理电路、电池保护电路、控制电路等组成，基本架构示意图如图1所示。
从移动电源的基本构架上看，可以把移动电源的结构简化为电池和电路保护板。
电池的材料、体积、容量等都直接影响移动电源的质量。
目前手机等随身携带的电子产品移动电源的电芯多为聚合物电池。
新一代的聚合物电池的聚合物化程度很高，所以可做到面积任意化和形状任意化、薄形化。
而且．聚合物电池的单位能量比一般锂电池的单位能量提高了50％．其容量、安全性、充放电特性、工作环境、使用寿命以及环保性能等方面都较一般锂电池有大幅度的改善。
电路保护板是移动电源的主要电路设计．对移动电源的性能及安全性的影响很大。
该电路板主要功能是实现对电池的充电、放电管理，以及对电池的保护。
如果失去了对电池的保护，移动电源将成为随时会燃爆的手雷。
移动电源使用的电池电压一般都在2．7～4．2 V，电压随着电量的下降而下降，而2．7～4．2 V的电压是不能直接给其它数码产品充电或供电的，所以移动电源要向外输出电能必须有升压控制电路。
由于采用聚合物电池作为移动电源的初始储能，当储能用完，就要补充，因此聚合物锂电池必须有充电控制电路。
单片机控制电路
SN8P2711A是一个拥有RISC-1ike的高性能和低功耗系统，价格非常便宜，引脚相对较少，广泛应用于小家电、温度测量、高端智能型充电器、开关电源等领域。
本设计选用
SN8P27llA单片机作为移动电源的控制系统。
具体电路设计如图3所示。
该控制电路主要完成采集电压、控制充放电的工作状态、电量指示等功能。
开关s1实现整个系统的打开与关闭。
四个发光二极管用来指示充放电状态下的电量。
P4．0口连接升压电路输出端控制信号ON/OFF。
控制升压电路是否输出到负载。
P4.1连接升压芯片S8355的开关控制端子ON/OFFl，控制芯片进行启动或者停止升压工作。
P4.2口采集输出电压．将接收到的采样电压进行AD转换，检测输出负载电压是否正常。
P4.3和P4.4口采集聚合物电池电压和电流信号，将接收到的采样电压进行AD转换。
检测输出负载电压是否正常。
P0.0口先检测外界是否有输入电压，然后控制充电电路是否工作。
P0.4口作为检测指示充满电的信号，当聚合物电池充满电时，AP5056的STDBY端口输出低电平信号，送到P0.4口检测，检测到低电平，控制P0.0口输出低电平，从而使AP5056处于休眠状态，停止充电。
由于该单片机采用内部聚合物电池供电，在充放电过程中电压不稳定，为了保证单片机的供电稳定，采用Xc62063低压差大电流稳压器进行稳压。
电池充电管理电路
充电管理电路采用芯片AP5056，该芯片可以对聚合物锂电池进行恒流／恒压充电，外围只需接极少的元器件，可以适应USB电源和适配器电源工作，非常适用于便携式应用的领
域旧。
充电输出电压为4.2 V．充电电流可以通过一个外部电阻设置。
在恒压充电阶段，当充电电流降至设定值1/10时，AP5056将终止充电循环。
其它功能包括输入电压掉电自动进入睡眠模式、电压输入过低锁存、芯片使能控制输入、自动再充电、充放电状态指示以及电池温度监控等功能。
充电管理电路如图4所示，CE引脚输入连接单片机的P0.0端口，当CE 为高电平时，AP5056开始工作实现聚合物电池的充电，当CE端为低电平时，AP5056处于休眠状态，停止充电。
STDBY引脚为输出端，输出低电平有效，指示电池是否充满，连接到单片机的P0.4引脚。
DC—DC升压电路
升压电路采用S-8355芯片，S-8355是一种由基准电压源、振荡电路、误差放大器、相位补偿电路、PWM控制电路等构成的CMOS升压DC控制器。
通过使用外接低通态电阻N沟道功率MOS，即可适用于需要高效率、高输出电流的应用电路上，外围电路如图5所示。
输入电压为聚合物电池供电电压，晶体管Q1为开关管，电感L1和电容C5组成滤波电路，SD为续流二极管。
Q1管的工作状态受S-8355的EXT端子控制，当EXT为高电平时，Q1饱和导通，BAT+通过Q1给电感L1充电储能，充电电流几乎线性增大，SD因承受反压而截止，滤波电容c5对负载电阻放电；当ExT为低电平时，Q1截止，L1产生感应电动势，其方向阻止电流的变化，因为与BAT+同方向，两个电压相加后通过二极管sD对c5充电。
因此，无论Ql和sD的状态如何，负载电流方向始终不变。
只有当L1足够大时，才能升压；并且只有当C5足够大时，输出电压的脉动才可能足够小；当ExT的周期不变时，占空比越大，输出电压将越高。
电路中FB为电压调整端，信号取自输出负反馈稳压电路，控制升压芯片达到稳定输出的目的。
升压电路还包含输出控制电路，由两个开关管Q2和Q3构成一个开关控制电路。
这个开关电路的控制信号0N/OFF来自单片机的P4.0端子。
当P4.0为高电平时，Q3导通，Q2截止，升压电路的输出电压可以输出到负载，否则输出与负载断开。
电池保护电路
该电路主要由锂电池保护专用集成电路S-8261和控制充放电的MOSFET管等部分组成，电路如图6所示。
在充电过程中，当电池的电压超过4．35 v时，专用集成电路S-8261的C0脚输出信号使充电控制Q5截止，锂电池立即停止充电，从而防止锂电池因过充电而损坏；放电过程中，当电池电压降到2.3 v时．S-8261的D0引脚输出信号使放电控制Q4截止，聚合物锂电池立即停止放电，以防止聚合物锂电池过度放电。
S-8261的VM引脚为电流检测
端。
输出短路时，Q4、Q5的导通压降剧增，使得VM引脚电压立即升高，从而控制s-8261
输出信号使Q4、Q5立即截止，从而实现过电流或短路保护。
采样反馈稳压控制电路
采样反馈稳压控制电路如图7所示，其中采样电路采用电阻分压方式，运放
LM358(＄0.0737)构成同相比例放大电路，其输出信号连接到升压芯片的电压调整控制端FB，从而控制升压电路内部调整输出电压，达到输出电源稳定。
软件设计
单片机的程序设计要使整个电路稳定有序工作，因此必须考虑各个单元电路的工作原理和整个时序要求。
该移动电源的工作原理是：当外接有5 V电源输入时，单片机控制AP5056给锂电池充电，此时中断移动电源输出模块；当按键1 s键入后，电池电压采样发送给单片机SN8P27ll经过处理控制LEDl、LED2、LED3、LED4工作；当键入3 s后单片机控制升压电路停止或者开启电源的输出，主程序流程图如图8所示。
编辑点评：通过分析移动电源的结构组成及关键技术，发现移动电源的性能优劣取决于储能介质、转换效率和兼容性，储能介质由聚合物电池决定，转换效率取决于电路板设计，输出方式决定兼容性。
本文设计了一款以低功耗的单片机为核心控制系统的Dc-Dc升压方式的移动电源，各组成单元电路采用目前技术较为成熟的集成芯片，简化外围电路的设计。
该设计性价比高，携带方便，操作简便，具备一定的兼容性，能为各种智能手机、MP3、MP4、数码相机等数码产品提供外置电源。