近年来，因为便携式产品的普及化，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、MP3随身听等，简直人人都运用这些便携式产品，可是当你出门在外正在运用智能手机打电话或运用平板电脑看影片时，电池忽然没电了，常常让人觉得十分无法。为防止外出时遇上智能手机或平板电脑没电的困境，关于这些便携式产品来说，移动电源(Power Bank)简直成为必备的配件。一起，跟着锂离子电池相关技能的快速开展，使得移动电源的电池容量愈来愈大但体积却不增反减，大大进步了移动电源带着的便利性。
现在，移动电源自身除了寻求愈来愈大的电池容量与仅或许轻浮细巧的外型外，其充电所需的时刻长短与可释放出来的总电量多寡也为顾客选购时关怀的要点。因而，怎么规划充电时刻短、转化功率高的移动电源电路，亦为移动电源产品规划上的重要课题。有鉴于此，本文将阐明怎么完结一体积小、功率高的移动电源电路。
图2 MCU + Charger IC + Boost IC 计划。
图3 MCU + Combo IC 计划。
电路计划
现在移动电源的电路计划大致上可分为三种，第一种计划是Charger IC + Boost IC，此种计划运用Charger IC对移动电源的锂电池充电，Boost IC对移动装置放电，如图1所示。第二种计划是MCU + Charger IC + Boost IC，除了第一种计划的部格外，多了MCU对锂电池及输入输出电压作侦测，此种计划现在比较常见，如图2所示。第三种计划则是MCU + Combo IC，此种计划是将Charger IC及Boost IC整组成一颗IC，能够削减零件的数量，节约PCB空间，如图3所示。而本文将针对现在比较常见的第二种计划做具体介绍。
移动电源电路
这几年，跟着便携式产品不断生长，移动电源的需求也继续添加，轻浮细巧、快速充电、转化功率高及高安全性等也成为顾客购买移动电源时的首要考虑，为了满意顾客的需求，许多公司都推出移动电源解决计划，在此咱们以沛亨半导体所开发的AIC6511及AIC3420作为规划典范，供给给读者参阅。
从上一节能够得知，一个完好的移动电源电路包含了电池充电办理IC、升压转化器IC及MCU，每个部分都会影响移动电源的全体效能，所以选用恰当的IC是十分重要的。图4所示为本文所要介绍的移动电源电路，主要由AIC6511锂离子电池充电转化器、AIC3420升压转化器及MCU所组成。底下将针对所提出的移动电源电路做具体的阐明。
图4 移动电源电路。
A. 锂离子电池充电转化器
锂离子电池是现在运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，也能够将多颗锂电池串并联得到更高电压与容量，例如移动电源便是将多颗锂电池并联来取得高容量。锂电池具有能量密度高、自放电率低、无回忆效应、寿命长、重量轻等长处，十分合适做为便携式产品的电力来历。
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，只需求少量的被迫组件。但是线性式充电IC有较大的功率损耗，若规划欠好常会导致IC温度过高，且一般移动电源大多运用散热较差的塑料外壳，使得线性式充电IC无法供给较大的充电电流，因而线性式充电IC一般比较合适低容量锂离子电池运用。若期望在短时刻之内将电池充饱，则必需求进步充电电流，此刻能够考虑运用切换式充电IC。切换式充电IC运用开关的高频切换来到达能量的传递，可供给较大的充电电流，且具有高转化功率不会有过热现象，合适高容量电池的充电运用。
充电过程中，当电池电压上升到4.2V时，要当即中止充电，以防止电池过充而产生风险，而当电池放电时，电池电压假如降至2.5V以下，要当即中止放电，防止电池过放而削减电池的运用寿命。除此之外，锂电池在运用上，还会加上短路维护电路，防止锂电池因短路而形成风险。
锂电池对充电要求很高，需求精细的充电电路以确保充电的安全，特别要求中止充电电压精度在额定值的±0.5%之内。现在锂电池充电最常选用三段充电法，即预先充电形式(Trickle Charge Mode)、定电流充电形式(Constant Current Charge Mode)、定电压充电形式(Constant Voltage Charge Mode)。充电IC在充电前会侦测电池的情况，若电池电压大于3V，将以定电流充电形式充电;若电池电压低于3V，则以预先充电形式(约10%的定电流充电形式充电电流) 充电，到挨近中止电压时，改为定电压形式充电，此刻电池电压简直不变，但充电电流会继续下降，当充电电流降到某一值时(约10%的定电流充电形式充电电流)，充电电流会被封闭，完结充电。图5所示为选用三段充电法的锂电池充电特性曲线。
图5 选用三段充电法的锂电池充电特性曲线。
B. 锂离子电池充电转化器
AIC6511是一个高度整合的切换式锂离子电池充电办理IC，具有高精度的电流及电压调理才能，合适运用在单颗锂电池的充电运用，当电池电压挨近输入电压时，将会进入职责周期为100%的作业形式继续对电池进行充电，而其自身高达1.6MHz的切换频率，将有助削减外部零件的尺度。此外，其也具有供给充电情况指示及电池移除侦测机制，支撑USB mode及AC Adapter mode两种输入形式，最大能够输出2A的充电电流，充电电流可由外部电阻来决议。预先充电电流(Trickle Charge Current)能够由下列公式核算：
定电流充电电流(Constant Current Charge Current)可由下列公式核算：
当运用USB电源做为输入时，则可对输入电流做约束使输入电流能够低于USB电源所能供给的电流，防止USB电源进入过流维护，输入电流约束设定值的核算公式如下：
此外，安全定时器(Safety Timer)，可防止因电池损坏时充电时刻过长，形成风险。只需充电时刻到达设定的安全计时时刻，即使电池还未到达中止电压，充电IC也会封闭充电电流，中止充电。安全计时时刻能够透过%&&&&&%C5来设定，预先充电(Trickle Charge)形式下之安全计时时刻可由下列公式核算：
定电流充电(Constant Current Charge) 形式下之安全计时时刻则可由下列公式核算：
为防止电池高温充电，并进步安全性，IC透过负温度系数(NTC, Negative Temperature Coefficient)热敏电阻来侦测电池温度，当温度过高或过低时，IC会立刻中止充电，只要在电池温度维持在安全范围内(一般是0～45℃)时，才会对电池进行充电。而为了防止电池放电到输入端，内建的休眠形式(Sleep Mode)功用，当输入端电压低于电池电压时， P-channel MOSFET Power Switch将会封闭以防止电池对充电IC或输入端进行放电。
别的，短路维护(Short Circuit Protection)功用、过电流维护(Over Current Protection)功用及过温度维护(Over Temperature Protection)功用，当输出产生短路时，短路维护功用发动，电感电流会被约束住且切换频率也会下降以削减丢失;IC自身也会侦测流经内部功率开关的电流，当功率开关的电流过大时，过电流维护功用发动，约束住功率开关的电流不再往上添加，以维护内部的切换开关;此外，当IC结面温度到达150oC时，过温度维护功用将会发动，IC会中止充电，直到IC温度降至120oC，才回复充电。
C. 升压转化器与MCU
AIC3420是一个具轻载高功率的同步升压DC-DC转化器IC，最低输入发动电压为0.9V，能够运用单颗锂电池做为输入电源，最大输出电流可达2.1A，合适较大电流的运用。当负载操作在轻载时，IC会切换至PSM (Pulse Skipping Mode) 形式下降待机的功率丢失，进步轻载功率。True Shutdown功用，使IC 进入Shutdown形式时，输出电压降为0V。而零电流侦测(Zero Current Detection)功用让电感电流不会有倒灌现象，可大幅改进轻载功率，最高功率可达94%，对移动电源来说能够更有功率的放电。
别的，柔性发动(Soft Start)功用以约束发动时输出电压的过冲(Overshoot)及涌浪电流(Inrush Current)，防止IC及零件的损坏。而AIC3420自身也具有短路维护、过电流维护、过温度维护及过电压维护功用。
本文所介绍的移动电源电路中，MCU的主要功用为输入电压侦测、输出电压侦测、电池电量情况显现以及输出过电流维护等。电路中，LED将显现电池的电量，能够让运用者知道电池的电量情况。而当输入及输出电压过高或过低时，MCU会送出信号封闭IC;别的，当产生输出过电流时，MCU也会封闭IC来维护电池及IC。
定论
便携式产品的蓬勃开展，使得移动电源的功用及标准要求也日渐进步，因而怎么有功率的充放电也成为各家厂商开展的干流。因为切换式充电器在运用上较线性式充电器广泛，也具有更高转化功率，合适高容量锂电池的运用。因而本文提出一个以切换式充电IC来替代线性式充电%&&&&&%的移动电源计划，来进步充电电流，缩短充电时刻，并使充电电路简直不会有过热的问题产生。
