单电感移动电源完整设计方案|s10全球总决赛冠军押注

企业新闻 | 2021-05-29
本文摘要:市售的移动电源中经常使用两个电感,其中电池电路中电池工艺需要一个电感,升压电路的放电工艺也需要一个电感。

市售的移动电源中经常使用两个电感,其中电池电路中电池工艺需要一个电感,升压电路的放电工艺也需要一个电感。电池电路的工作通过5V的AC适配器提供给移动电源内部的锂电池。

升压电路的动作是将移动电源内部的锂电池降压到5V展开输入,向移动设备供电。但是,在移动电源的实际操作中,这两个电路一般不需要同时工作。也就是说,在工作中,两个电感中只有一个处于工作状态,两个环路必须只有一个工作。1 .芯片的工作原理本文明确了一种单电感移动电源的方案,不仅节约了移动电源的设备成本,还节约了设备的体积,便于移动电源的进一步小型化。

进一步提高设备的稳定性,单电感移动电源电路为图1右图:图1电路中的芯片工作电路MT2011是颌科技设计的高效大电流单串联锂电池控制器。与4.5V~6.5V的输出电压相反,输入电压可以追随锂电池的电压,仅次于2A的充电电流,用于高效率的实时整流结构,适用于便携式电池设备和移动电源电池。综合电流采样电阻,高精度的电流电压管理电路,满充电自动停止电池。

MT2011的工作频率为1.5MHz,用于实时整流结构,效率约为93%。具有充电电流软启动、防反相电流二极管、充电电流采样等功能,具有完全的输入短路维护和过热维护功能。

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MT5036是来颉科技设计的95%高效的800KHz实时降压转换器,对单节锂电池或多节锂电池组获得了并行优秀的供电解决方案。转换器通过设定芯片外部FB的压力电阻或内部FB的压力电阻,取得平滑的输入电压。芯片的开关效率非常低,可以得到足够的阻抗电流。

即使供电电压上升到3V,输入电压为5V时,也可以输入3A的阻抗电流。电感的峰值电流允许6.6A.MT5036的工作频率平均800KHz,享受60uA的静态电流,可以大幅提高锂电池的寿命,具有低的EMI工作模式,间歇工作时有效地增加振铃。SN8P2711是采用高速低功耗CMOS工艺设计开发的8位高性能紧凑型命令单片机,内部有1K16位编程ROM(OTP-ROM )、64K8位数据寄存器(RAM )、3个这台单片机普遍应用于测量、电机控制、工业控制、家电玩具类产品等。

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2 .电路工作原理分析电路的工作明确原理如下:电路工作分为两个过程,一个是追加5V电源在移动电源中内置锂电池,二个是移动电源在外部连接移动设备电池。在第一个过程中,AC适配器或5V电源连接到移动电源的MicroUSB模块,VIN为5V电压时,R1和R2的压力下USB信号被发送到单片机,单片机检测USB信号。MT2011在接通电源后不检测VCC的电压。

如果VCC电压在可充电范围内,则电池芯片开始工作,在对锂电池进行悬浮充电、慢电池、恒压电池的过程中开始电池,电感电流从SW到VCC电池。TS信号在轮廓状态下为低,但外部电路擅自使TS为低,停止MT2011的动作时,D2是钳位二极管,可以允许SW电压在-0.6V以下。图2是电池、放电过程信号和输入输出的时序图。

在图2电路图中控制与定时的关系的动作是第二工艺的情况下,AC适配器没有与连接到USB2.0端口的被电池设备连接。即,MT5036的VOUT仅与被电池设备连接。电路不检测便携式设备是否连接到USB2.0端口,如果打开设备或按启动按钮,MT5036就不启动,在设备上展开电池。电路中的VCC通过R24(100K )与VOUT连接。

如果移动电源输入端口没有连接设备,VOUT电压等于VCC电压,此时MT5036的EN信号低,芯片不工作。接通设备后,VOUT瞬间下降到设备,单片机检测VOUT变短的瞬间减少,识别设备成为终端,提高EN信号使MT5036工作,可以使设备的电池工作。当EN变高时,STAT信号被强制降低,禁止MT2011的动作,充放电芯片最多可以确保一个动作。

MT5036动作时,电感电流从VCC到SW.R9为下拉电阻,因此短时间EN悬空时,EN插槽短路,确认MT5036错误动作。R7和R8是FB的分压电阻,通过这两个电阻设定MT5036的VOUT电压。C9、C10、C11是输入存储电容,升压电路的电感是输入终端的电流不是倒数,输入电容尽量不要大。在MT5036芯片上组合2个22uF补丁容量,并联连接。

R14、R15是输入电流的采样电阻,可以对MT5036的阻抗进行采样来判别短路或三组的情况。在AMP信号电压达到短路阈值的情况下,单片机判断为短路,此时降低EN,在关级MT5036.amp信号电压高于0.1A阻抗阈值的情况下,单片机判断为3组,避免效率力学系统VBAT插槽是MT5036的内部电源插槽,此时如果VBAT插槽是电池电压,则内部泄漏不多,MT5036可能会损坏。从图1(a )可知,电源适配器5V的输出端子(VIN )和锂电池输入端子(VCC )都通过二极管连接在MT5036的VBAT插槽上。这样做可以避免芯片内部的漏电。

如果新追加这两个二极管,MT5036的供电槽不选择电压大的一侧作为供电电源,可以有效地关闭内部MOS管。选择二极管类型最差的肖特基二极管。单片机起着通过移动电源调节工作模式和维护的作用. 单片机的7号脚SW1是移动电源输入的电源。

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按下电源时,不提高EN信号,使MT5036动作。四个LED灯用于显示移动电源的当前电量和充放电状态。SW1电源也可以通过广电关闭移动电源手电筒功能。

3 .实验结果和分析本文表明单电感高效移动电源设计方案已经广泛应用于市场移动电源。1盎司铜薄双层板使用的PCB指标可以超过拒绝使用的指标。

图3的静电状态阻抗跳跃时对输入电压的影响,如图3的右图所示,通过电池电压星型的频率,可以维持系统在输入输出范围内动作。从图4可以看出,2A的阻抗跳跃不发生100mV以上的输入变化,为2%变化率,在移动电源芯片中良好。电池中,最低效率可以超过92%。

放电中,最低效率可以超过96%,因此通过使用MT2011和MT5036两种电源芯片,可以将整体设备维持在高效率。芯片在待机状态下工作时,静态电流可以降低约40uA。也就是说,在待机状态下180000小时,不会消耗移动电源25%的电力,因此系统可以维持较长的寿命。

4 .结论本文通过来颉科技两种电源芯片的讲解和整体电路工作状态的讲解,阐述了低静态电流的电池降压单电感应用的移动电源设计方案。系统可以用单电感(低成本)保持移动电源系统的平稳运行。另外,可以维持96%的静电效率。

40uA级别的低静态电流使移动电源寿命延长。这里说明的单电感移动电源还具有接通用电气设备的自启动功能,2A阻抗跳跃(ipad接通或提升)需要维持2%的输出精度。


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