移动电源系统电路的设计与原理分析
手机充电器电路原理图分析
专门找了几个例子，让大家看看。
自己也一边学习。
分析一个电源，往往从输入开始着手。
220V交流输入，一端经过一个4007半波整流，另一端经过一个10欧的电阻后，由10uF电容滤波。
这个10欧的电阻用来做保护的，如果后面出现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。
右边的4007、4700pF电容、82KΩ电阻，构成一个高压吸收电路，当开关管13003关断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。
13003为开关管(完整的名应该是MJE13003)，耐压400V，集电极最大电流1.5A，最大集电极功耗为14W，用来控制原边绕组与电源之间的通、断。
当原边绕组不停的通断时，就会在开关变压器中形成变化的磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。
由于图中没有标明绕组的同名端，所以不能看出是正激式还是反激式。
不过，从这个电路的结构来看，可以推测出来，这个电源应该是反激式的。
左端的510KΩ为启动电阻，给开关管提供启动用的基极电流。
13003下方的10Ω电阻为电流取样电阻，电流经取样后变成电压(其值为10*I)，这电压经二极管4148后，加至三极管C945的基极上。
当取样电压大约大于1.4V，即开关管电流大于0.14A时，三极管C945导通，从而将开关管13003的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了开关的电流，防止电流过大而烧毁(其实这是一个恒流结构，将开关管的最大电流限制在140mA左右)。
变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经整流二极管4148整流，22uF电容滤波后形成取样电压。
为了分析方便，我们取三极管C945发射极一端为地。
那么这取样电压就是负的(-4V左右)，并且输出电压越高时，采样电压越负。
取样电压经过6.2V稳压二极管后，加至开关管13003的基极。
前面说了，当输出电压越高时，那么取样电压就越负，当负到一定程度后，6.2V稳压二极管被击穿，从而将开关13003的基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。
一款基于锂离子电池移动电源的设计
ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｉ ｎｇ ａ ｎ ｄ Ｌ Ｍ２ ５ ９ ６ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ；ｕ ｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｃ ｏ ｍｐａ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｖ ｏ ｌ ｔ ｇｅ ａ ａ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｙ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｖ ｅ ｒ — ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｂａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ，ｗｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｓ ａ ｂ ｏ ｖ ｅ ｏ ｒ ｂ ｅ ｌ ｏ ｗ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｎ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｒ
机械与电子
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
科技
・
探索・ 争鸣
款基于锂离子电池移动 电源的设计
充电电源设计方案
充电电源设计方案充电电源设计方案在现代社会中，充电电源已经成为我们生活中必不可少的设备。
设计一个高效可靠的充电电源，对于满足人们不同需求和提高使用体验至关重要。
下面是一个充电电源设计方案：一、需求分析1.1 功能需求：支持同时充电多个设备，如手机、平板电脑、移动电源等。
1.2 安全性需求：确保充电过程稳定可靠，避免电压过高或过低造成设备损坏。
1.3 充电速度需求：提供快速充电功能，缩短充电时间。
1.4 便携性需求：体积小巧、重量轻，方便携带。
二、设计方案2.1 充电输出端口：设计多个USB接口，使得可以同时为多个设备充电。
可以根据需求选择不同的USB接口类型，如USB-A、USB-C等。
2.2 输出电流控制：为了满足不同设备的充电需求，设计多档输出电流控制，用户可以根据设备需要进行选择。
同时，引入智能识别技术，根据设备的电池特性和充电需求，动态调整输出电流。
2.3 充电保护机制：引入过压保护、过流保护、过温保护等保护机制，确保充电过程中设备和充电电源的安全。
同时，在设计上可以采用工艺和材料，提高充电电源的散热性能，减轻内部温度上升。
2.4 快速充电功能：采用快速充电协议，如QC（快充）协议、PD（功率交换）协议等，提供更高的输出电压和电流，缩短充电时间。
2.5 便携性设计：采用轻量化材料，精简电路设计，减小充电电源体积和重量。
在外壳设计上，考虑人体工学原理，使得握持操作更加舒适。
2.6 充电电源管理软件：通过设计充电电源管理软件，可以提供更多的充电信息和控制功能。
用户可以通过手机App或者电脑软件，实时查看充电状态、查询充电记录，并进行充电控制。
三、可行性分析充电电源设计方案中引入了多个技术和机制，可以满足不同的需求。
通过实验和优化设计，可以保证充电电源的稳定性和可靠性。
同时，凭借现有的技术手段和市场竞争，可以实现设计方案中的各项功能需求。
四、结论综上所述，通过合理设计和实施方案中的各项技术，可以达到一个高效可靠的充电电源。
充电宝制作实验报告
一、实验目的1. 了解充电宝的工作原理和基本结构。
2. 掌握充电宝的组装过程，提高动手能力。
3. 学习电池、电路等基础知识在充电宝中的应用。
二、实验原理充电宝（移动电源）是一种便携式充电设备，其主要功能是将电能储存起来，在需要时为手机、平板电脑等移动设备提供电力。
充电宝的原理是将充电过程中输入的电能通过电池储存起来，在放电过程中将储存的电能输出给负载。
三、实验材料与工具1. 实验材料：- 18650型锂电池：4节- 充电模块：1个- 输出模块：1个- 连接线：若干- 绝缘胶带：1卷- 电烙铁：1个- 剪线钳：1把- 电工刀：1把- 热风枪：1个2. 实验工具：- 万用表：1个- 钳子：1把- 线剥器：1个四、实验步骤1. 准备工作（1）检查所有实验材料是否齐全，确保实验过程中不会因为材料不足而中断。
（2）熟悉实验工具的使用方法，如电烙铁、剪线钳、电工刀等。
2. 组装电池组（1）将4节18650型锂电池串联，形成一组电池。
（2）用绝缘胶带将电池组固定，确保电池组不会在运输过程中移动。
3. 连接充电模块（1）将充电模块的正极和负极分别与电池组的正极和负极相连。
（2）用绝缘胶带固定连接线，确保连接牢固。
4. 连接输出模块（1）将输出模块的正极和负极分别与充电模块的输出端相连。
（2）用绝缘胶带固定连接线，确保连接牢固。
5. 测试与调试（1）使用万用表测量电池组的电压，确保电压在正常范围内。
（2）使用万用表测量输出模块的输出电压，确保输出电压稳定。
（3）检查充电宝的充电和放电功能是否正常。
6. 封装充电宝（1）将电池组、充电模块和输出模块放入充电宝外壳中。
（2）用螺丝固定外壳，确保充电宝不会因为外壳松动而影响使用。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）成功组装了一款充电宝。
（2）充电宝的充电和放电功能正常。
（3）输出电压稳定，符合要求。
2. 实验分析通过本次实验，我们了解了充电宝的工作原理和基本结构，掌握了充电宝的组装过程。
充电宝制作原理
充电宝制作原理
充电宝的制作原理是基于电化学反应和能量转换。
它主要由三个核心部分组成：锂电池、电路板和外壳。
首先，锂电池是充电宝的能源来源。
一般来说，充电宝采用的是锂离子电池，因为它具有较高的能量密度和长寿命。
锂离子电池由正极、负极和电解质组成，其中正极使用的是锂化合物，负极则是碳材料。
当锂离子从正极通过电解质迁移到负极时，电池处于放电状态；而当外部电源通过电路板对电池进行充电时，锂离子则迁移到正极，电池处于充电状态。
其次，电路板起着控制电池充放电和电能转换的作用。
充电宝的电路板包括充电管理芯片、直流-直流转换器以及保护电路等。
充电管理芯片主要负责监测电池的电流、电压和温度等参数，以保证安全充电和放电。
直流-直流转换器则负责将电池
的直流电能转换成供给手机等设备充电所需的直流电能。
同时，保护电路可以避免电池过充、过放、短路和过流等问题，保护电池和外部设备的安全。
最后，外壳起到保护充电宝内部电路和电池以及提供外部连接接口的作用。
充电宝的外壳通常由塑料或金属材料制成，以保证结构强度和耐用性。
外壳上会设计有一个或多个USB接口、充电指示灯以及功能按钮等，用于连接电源和外部设备，并显示充电状态和操作状态。
综上，充电宝的制作原理涉及到锂电池的充放电过程、电路板
的控制和能量转换，以及外壳的保护和外部接口设计。
这些部分协同工作，使得充电宝能够为移动设备提供可靠的充电能力。
充电宝的工作原理
充电宝的工作原理
充电宝，作为移动电源的一种，是现代人生活中不可或缺的便利设备。
它的工
作原理是通过内部的锂电池储存电能，再通过输出端口将电能传输给手机、平板电脑等移动设备，以实现给这些设备充电的功能。
下面，我们将详细介绍充电宝的工作原理。
首先，充电宝内部的锂电池是实现储存电能的关键。
锂电池是一种通过锂离子
在正负极之间移动来实现充放电的电池。
在充电宝内部，锂电池通过充电口接收外部电源输入的电能，并将电能储存起来。
这就是充电宝储存电能的第一步。
其次，充电宝通过内部的电路控制模块来管理电能的输出。
当用户连接移动设
备到充电宝的输出端口时，电路控制模块会检测设备的电池状态和电压需求，并根据需求将储存的电能输出给移动设备。
这就是充电宝实现给移动设备充电的关键步骤。
最后，充电宝的工作原理还涉及到内部的保护电路和温控系统。
保护电路可以
保证充电宝在充放电过程中不会出现过充、过放、短路等安全问题，从而保障用户的安全。
而温控系统可以监测充电宝的温度，并在温度过高时自动停止充电，以防止发生安全事故。
综上所述，充电宝的工作原理主要包括储存电能的锂电池、管理电能输出的电
路控制模块，以及保护电路和温控系统。
这些部件共同协作，实现了充电宝给移动设备充电的功能。
通过了解充电宝的工作原理，我们可以更好地使用和维护充电宝，确保其安全可靠地为我们的移动设备提供电能支持。
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。
充电宝的原理
充电宝的原理充电宝，作为一种便携式充电设备，已经成为人们日常生活中不可或缺的物品之一。
那么，充电宝的原理是什么呢？在这篇文档中，我们将为您详细解释充电宝的工作原理。
首先，让我们来了解一下充电宝的基本组成部分。
充电宝通常由锂电池、电路板、外壳和输入输出接口等部分组成。
其中，锂电池是充电宝的核心部件，它储存了电能，为移动设备充电提供了电源。
在充电宝的工作过程中，当外部电源（如充电器、电脑USB接口）连接到充电宝的输入接口时，电源会通过电路板控制电流和电压，然后输入到锂电池中进行充电。
在充电宝为移动设备充电时，锂电池则会释放储存的电能，通过电路板控制输出合适的电流和电压，从而为移动设备充电。
那么，锂电池是如何储存和释放电能的呢？这涉及到电化学反应的过程。
在充电时，锂电池的正极材料会吸收锂离子，同时电解质中的锂离子会向负极移动并嵌入负极材料中。
这个过程是可逆的，也就是说，当充电宝为移动设备充电时，这些嵌入的锂离子会重新回到正极，从而释放储存的电能。
除了锂电池的工作原理，电路板也起着至关重要的作用。
电路板中的控制芯片可以监测电池的电量和温度，保护电池不受过充、过放、过流和短路等情况的影响。
此外，电路板还可以根据外部设备的需求，调整输出的电流和电压，以确保安全快速地为移动设备充电。
总的来说，充电宝的原理可以简单概括为，通过外部电源为内部锂电池充电，然后通过电路板控制释放储存的电能，为移动设备充电。
这种便携式充电设备的原理虽然看似简单，但其中涉及的电化学、电路控制等技术却十分复杂和精密。
希望通过本文档的介绍，您对充电宝的工作原理有了更清晰的了解。
充电宝的出现，为人们的移动生活带来了极大的便利，而对其原理的深入了解，也有助于我们更好地使用和维护这一便携式充电设备。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
SN8P2711是一颗采用高速低功耗CMOS工艺设计开发的8位高性能精简指令单片机，内部有1K×16位一次性编程ROM（OTP-ROM），64K×8位的数据寄存器（RAM），三个双向I/O口，两个8位定时器/计数器，两个PWM/Buzzer模块，多个系统时钟，四种系统工作
模式，一个五信道的十二位模数转换器以及五个中断源。
这款单片机可以广泛应用于测量、电机控制、工业控制、家电玩具类产品等。
电路工作原理分析
电路的工作具体原理如下：电路工作分为两个过程，一是外加5V电源对移动电源内置锂电池充电，二是移动电源对外接移动设备充电。
工作在第一种过程时，交流适配器或5V 电源接在移动电源的Micro USB接口上，VIN为5V电压时，R1与R2分压产生USB信号送入单片机，单片机检测到USB信号后，会将输出EN信号拉低，禁止MT5036工作。
MT2011上电后会检测VCC的电压，如果VCC电压在可充电范围内，充电芯片开始工作，对锂电池按照浮充、快速充电、恒压充电的过程开始充电，电感电流由SW到VCC充电。
TS信号在默认状态下是高，如果外部电路让TS强行拉低让MT2011停止工作，D2是钳位二极管，可以限制SW电压最低在-0.6V.图2为充电和放电过程信号和输入输出的时序图。
4个LED灯用来显示行动电源当前电量和充放电状态。
SW1开关还可以通过长按让移动电源手电筒功能打开。
图2电路图中控制与时序的关系
工作在第二个过程时，没有交流适配器连接在USB2.0口连接被充电设备。
即MT5036的VOUT只与被充电设备相连。
电路会检测到便携设备是否连接在USB2.0端口，若插入设备或按启动按钮就会启动MT5036，对设备进行充电。
电路中VCC通过R24（100K）与VOUT 相连。
在移动电源输出端口不连接设备时，VOUT电压等于VCC电压，此时MT5036的EN信号为低，芯片不工作。
当设备插入时，VOUT被设备瞬间拉低，单片机检测到VOUT变低的瞬间降低，可以判断设备已接入，将EN信号拉高，使能MT5036工作，对设备充电。
当EN
变高，STAT信号就被强制拉低，这时可以禁止MT2011工作，保证充放电芯片最多一个工作。
MT5036工作时，电感电流由VCC到SW.R9为下拉电阻，保证由于某种原因EN悬空时，EN引脚可以接地，MT5036不会误工作。
R7与R8为FB的分压电阻，通过这两个电阻来设置MT5036的VOUT电压。
C9、C10、C11为输出储能电容，BOOST电路电感往输出端电流不连续，输出电容容量应尽量选大一些，在MT5036芯片中选用2个22uF贴片电容并联。
R14，R15为输出电流采样电阻，可以采样MT5036的负载，用来判断过载或者空载情况情况。
当AMP信号电压超过过载阈值时，单片机判断为过载，此时将EN拉低，关段MT5036.当AMP信号电压低于0.1A负载阈值时，单片机判断为空载，为防止效率耗散，40s后也将EN拉低，关段MT5036.输出电压与分压电阻关系为：
当移动电源工作于充电过程中，SW是VIN和GND的方波信号，VBAT引脚是MT5036的内部供电引脚，此时VBAT引脚如果为电池电压，此时会出现内部漏电情况，可能会造成MT5036的损坏。
由图1（a）可看出，电源适配器5V输入端（VIN）和锂电池输出端（VCC）均通过二极管连接到MT5036的VBAT引脚。
这样做可以防止芯片内部漏电的情况。
加入这两个二极管后，MT5036的供电引脚会选取电压大的一侧作为供电电源，可以保证内部MOS 管有效关段。
二极管类型最好选取肖特基二极管。