移動(dòng)電源電路的設(shè)計(jì)與原理分析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-19 20:53
點(diǎn)擊量：次
市面上移動(dòng)電源中常使用2個(gè)電感，其中充電電路中，充電過(guò)程需要一個(gè)電感，Boost電路放電過(guò)程中也需要一個(gè)電感。充電電路的工作過(guò)程是通過(guò)5V的交流適配器給移動(dòng)電源內(nèi)部的鋰電池充電；而B(niǎo)oost電路工作過(guò)程是將移動(dòng)電源內(nèi)部鋰電池升壓到5V進(jìn)行輸出，從而給移動(dòng)設(shè)備供電。但在移動(dòng)電源實(shí)際工作中這兩種電路通常情況不需要同時(shí)工作，也就是工作中兩個(gè)電感只有一個(gè)電感處于工作狀態(tài)，兩個(gè)環(huán)路只需要一個(gè)工作。
芯片工作原理
MT2011是一款高效率大電流單串聯(lián)鋰電池充電控制器。它支持4.5V~6.5V輸入電壓，輸出電壓可以跟隨鋰電池電壓，最大2A的充電電流，使用了高效率的同步整流結(jié)構(gòu)，適合應(yīng)用于便攜式充電設(shè)備和移動(dòng)電源充電。整合電流采樣電阻、高精度的電流與電壓管理電路、滿電自動(dòng)停止充電。MT2011工作頻率為1.5MHz，使用同步整流結(jié)構(gòu)，效率高達(dá)93%.帶有充電電流軟啟動(dòng)、防反相電流二極管、充電電流采樣等功能，并帶有完善的輸出短路保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)功能。
使設(shè)備穩(wěn)定性更高，單電感移動(dòng)電源電路如圖所示：
MT5036是來(lái)頡科技設(shè)計(jì)的一款95%高效的800KHz同步升壓轉(zhuǎn)換器，它為單節(jié)鋰電池或多節(jié)鋰電池組并聯(lián)提供了良好的供電解決方案。轉(zhuǎn)換器通過(guò)設(shè)置芯片外部FB分壓電阻或使用內(nèi)部FB分壓電阻來(lái)獲得一個(gè)穩(wěn)定輸出電壓。芯片轉(zhuǎn)換效率非常高，能提供足夠的負(fù)載電流，當(dāng)供電電壓下降到3V時(shí)，仍能在輸出電壓為5V時(shí)，輸出3A的負(fù)載電流，電感中的峰值電流被限制在6.6A.MT5036工作頻率可達(dá)800KHz，這使得電感和輸出電容都可以不用太大，并且?guī)в休p載PSM功能，可以保證芯片在全負(fù)載范圍內(nèi)保持較高的轉(zhuǎn)換效率。擁有60uA的靜態(tài)電流，可以大大提高鋰電池的壽命，帶有低EMI工作模式，斷續(xù)工作時(shí)，可以有效減少振鈴，轉(zhuǎn)換器可以避免電池過(guò)放電，在關(guān)斷時(shí)負(fù)載可以完全與電池?cái)嚅_(kāi)。
SN8P2711是一顆采用高速低功耗CMOS工藝設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的8位高性能精簡(jiǎn)指令單片機(jī)，內(nèi)部有1K×16位一次性編程ROM（OTP-ROM），64K×8位的數(shù)據(jù)寄存器（RAM），三個(gè)雙向I/O口，兩個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，兩個(gè)PWM/Buzzer模塊，多個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘，四種系統(tǒng)工作模式，一個(gè)五信道的十二位模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及五個(gè)中斷源。這款單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于測(cè)量、電機(jī)控制、工業(yè)控制、家電玩具類(lèi)產(chǎn)品等。
工作在第二個(gè)過(guò)程時(shí)，沒(méi)有交流適配器連接在USB2.0口連接被充電設(shè)備。即MT5036的VOUT只與被充電設(shè)備相連。電路會(huì)檢測(cè)到便攜設(shè)備是否連接在USB2.0端口，若插入設(shè)備或按啟動(dòng)按鈕就會(huì)啟動(dòng)MT5036，對(duì)設(shè)備進(jìn)行充電。電路中VCC通過(guò)R24（100K）與VOUT相連。
在移動(dòng)電源輸出端口不連接設(shè)備時(shí)，VOUT電壓等于VCC電壓，此時(shí)MT5036的EN信號(hào)為低，芯片不工作。當(dāng)設(shè)備插入時(shí)，VOUT被設(shè)備瞬間拉低，單片機(jī)檢測(cè)到VOUT變低的瞬間降低，可以判斷設(shè)備已接入，將EN信號(hào)拉高，使能MT5036工作，對(duì)設(shè)備充電。當(dāng)EN變高，STAT信號(hào)就被強(qiáng)制拉低，這時(shí)可以禁止MT2011工作，保證充放電芯片最多一個(gè)工作。MT5036工作時(shí)，電感電流由VCC到SW.R9為下拉電阻，保證由于某種原因EN懸空時(shí)，EN引腳可以接地，MT5036不會(huì)誤工作。R7與R8為FB的分壓電阻，通過(guò)這兩個(gè)電阻來(lái)設(shè)置MT5036的VOUT電壓。C9、C10、C11為輸出儲(chǔ)能電容，BOOST電路電感往輸出端電流不連續(xù)，輸出電容容量應(yīng)盡量選大一些，在MT5036芯片中選用2個(gè)22uF貼片電容并聯(lián)。R14，R15為輸出電流采樣電阻，可以采樣MT5036的負(fù)載，用來(lái)判斷過(guò)載或者空載情況情況。
當(dāng)AMP信號(hào)電壓超過(guò)過(guò)載閾值時(shí)，單片機(jī)判斷為過(guò)載，此時(shí)將EN拉低，關(guān)段MT5036.當(dāng)AMP信號(hào)電壓低于0.1A負(fù)載閾值時(shí)，單片機(jī)判斷為空載，為防止效率耗散，40s后也將EN拉低，關(guān)段MT5036.輸出電壓與分壓電阻關(guān)系為：
當(dāng)移動(dòng)電源工作于充電過(guò)程中，SW是VIN和GND的方波信號(hào)，VBAT引腳是MT5036的內(nèi)部供電引腳，此時(shí)VBAT引腳如果為電池電壓，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部漏電情況，可能會(huì)造成MT5036的損壞。由圖1（a）可看出，電源適配器5V輸入端（VIN）和鋰電池輸出端（VCC）均通過(guò)二極管連接到MT5036的VBAT引腳。這樣做可以防止芯片內(nèi)部漏電的情況。加入這兩個(gè)二極管后，MT5036的供電引腳會(huì)選取電壓大的一側(cè)作為供電電源，可以保證內(nèi)部MOS管有效關(guān)段。二極管類(lèi)型最好選取肖特基二極管。
