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移动电源电路的三种设计方案,哪个技高一筹?

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2015-02-05 00:00:00
便携产品的普及使得移动电源面临着挑战。移动电源是便携产品的衍生品,同时也是必需品。随着锂离子电池的发展,移动电源也面临着体积越来越小,容量越来越大,续航能力越来越强的挑战。这就对移动电源电路的设计要求越来越苛刻,本文主要讲解了移动电源设计的三种方案。
图1ChargerIC+BoostIC方案
 
 
图2MCU+ChargerIC+BoostIC方案
 
图3MCU+ComboIC方案
电路方案
 
目前移动电源的电路方案大致上可分为三种,第一种方案是ChargerIC+BoostIC,此种方案利用ChargerIC对移动电源的锂电池充电,BoostIC对移动装置放电,如图1所示。第二种方案是MCU+ChargerIC+BoostIC,除了第一种方案的部分外,多了MCU对锂电池及输入输出电压作侦测,此种方案目前比较常见,如图2所示。第三种方案则是MCU+ComboIC,此种方案是将ChargerIC及BoostIC整合成一颗IC,可以减少零件的数量,节省PCB空间,如图3所示。而本文将针对目前比较常见的第二种方案做详细介绍。
 
移动电源电路
 
这几年,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。
 
从上一节可以得知,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。
图4移动电源电路
A.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。除此之外,锂电池在应用上,还会加上短路保护电路,防止锂电池因短路而造成危险。
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