中心議題：

• 多功能隨身電源的係統設計
• 多功能隨身電源的電路實現
• 多功能隨身電源的充電管理電路

解決方案：

• 鋰芯容量指示電路
• 電芯保護電路
• 充電管理電路
• DC-DC升壓電路和功能擴展電路

xianzai，shichangshangkeyidongdedianzishebeiyuelaiyueduo
，shebeidedianyuanronglianghegonghaoqueyuanyuanbunengmanzushichangdeyaoqiu


，duirichangshenghuo，tebieshihuwaihuodongzaochengzhuduobubian。weici，benwenshejileyizhongduogongneng
、高效
、低功耗、安全的隨身電源
，以滿足戶外需求
，將有很大的實用價值。
　　
多功能隨身電源的係統設計
　　
本文論述的電路係統設計由五部分組成：鋰芯容量指示電路

、電芯保護電路、充電管理電路
、DC-DC升壓電路和功能擴展電路。鋰芯容量指示電路由XC61CC係列的電壓監控芯片組成。電芯保護電路由過充保護

、過放保護、過溫保護三部分組成，HAT2027

、R5402、自恢複保險絲構建了三重保護，使鋰芯安全性大大增強。充電管理電路采用了CN3066，將充電過程分為涓流充電、恒流充電、恒壓充電和維護充電四個部分

，使移動隨身電源能夠最大程度地儲備能量。DC-DC升壓電路采用了MAX1771集ji成cheng芯xin片pian
，可ke將jiang鋰li芯xin容rong量liang在zai安an全quan範fan圍wei內nei最zui大da限xian度du釋shi放fang，達da到dao對dui多duo種zhong數shu碼ma設she備bei供gong電dian的de目mu的de。功gong能neng擴kuo展zhan涵han蓋gai了le戶hu外wai活huo動dong所suo涉she及ji的de常chang見jian需xu求qiu，具ju有you應ying急ji夜ye間jian高gao亮liang照zhao、戶外防盜安全警報、野營驅蚊等功能。
　　
多功能隨身電源的電路實現
　　
鋰芯保護電路
　　
如圖1所示，電芯保護電路主要由R5402和HAT2027共同組成。除此之外

，自恢複保險絲起到了最後一層保護的作用。


R5402是一種高精度、基於CMOS的鋰芯電池電壓保護芯片。HAT2027是具有電流流通方向可調的雙MOS產品。
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充電時，電池電壓從低到高上升，當電池電壓大於4.25V時，充電狀態被鎖存，引腳COUT就會從高電平跳為低電平，HAT2027內置二極管發揮單向導通作用。電流方向隻能從1腳到3腳，充電電源無法繼續給鋰芯充電。如果充電電源繼續加載在鋰芯電池組兩端
，即使鋰芯電壓在4.25V以下，R5402juyoudeguochongsuocunzhuangtaiyebuhuibeishifang。zheyangjiubaozhengledianchizuzailianxuchongdianbaohezhihou
，nengsuocunzaiguochongzhuangtai
，gelichongdiandianyuanduigaonengliangdianchizuchixuchongdian。zhiyoudangguochongshi，duankaichongdiandianyuan，guochongsuocunzhuangtaicaihuibeishifang，COUT重新變為高電平
，HAT2027的1
、3引腳此時雙向導通，鋰芯才能正常工作。
　　
放電時，電池電壓下降，當小於2.3V時
，放電狀態被鎖存，引腳DOUT的輸出從高電平跳為低電平，HAT2027內置二極管發揮單向導通作用。電流方向隻能從3腳到1jiao，lixindianchizuwufajixugeifuzaifangdian。ruguomeiyoujieshangchongdiandianyuan，jishilixindianyagaoyuguofangdianyadezuidazhi，fangdiansuocunzhuangtaiyebuhuibeishifang，zhejiubaozhengledianchizuzaijingguochangshijianfangdian，dianyaxiajiangdao2.3V之(zhi)後(hou)，能(neng)鎖(suo)存(cun)在(zai)過(guo)放(fang)狀(zhuang)態(tai)，隔(ge)離(li)低(di)能(neng)量(liang)電(dian)池(chi)組(zu)持(chi)續(xu)放(fang)電(dian)。隻(zhi)有(you)當(dang)過(guo)放(fang)時(shi)，接(jie)上(shang)充(chong)電(dian)電(dian)源(yuan)
，鋰(li)芯(xin)電(dian)壓(ya)開(kai)始(shi)高(gao)於(yu)過(guo)放(fang)電(dian)壓(ya)時(shi)
，過(guo)放(fang)鎖(suo)存(cun)狀(zhuang)態(tai)才(cai)會(hui)被(bei)釋(shi)放(fang)，同(tong)時(shi)引(yin)腳(jiao)DOUT的電壓重新變為高電平
，HAT2027的1、3引腳雙向導通，鋰芯既能工作在放電狀態，又能工作在充電狀態。
　　
當鋰芯短路時，D。，跳到低電平。此時
，鋰芯受HAT2027控kong製zhi無wu法fa放fang電dian，起qi到dao鋰li芯xin保bao護hu作zuo用yong。與yu此ci同tong時shi
，自zi恢hui複fu保bao險xian絲si由you於yu短duan路lu的de大da電dian流liu，會hui受shou熱re膨peng脹zhang
，電dian路lu切qie斷duan
，起qi到dao最zui後hou一yi層ceng保bao護hu的de作zuo用yong。當dang短duan路lu故gu障zhang排pai除chu，白bai恢hui複fu保bao險xian絲si恢hui複fu
，R5402檢電器釋放，D。
，，重新恢複高電平。
　　
該電路還增設了"休眠"的功能。當電路工作在過放狀態
，補充電流將會保持非常低的值
，從而停止內部電路的工作，使低能量的鋰芯不會被R5402和係統後級回路繼續消耗能量。該電路還具有瞬時監控功能。在鋰芯負極取一個電壓接到R5402的V引腳，內置檢電器的延時可以減少大概1／57秒。因此，可以監測電池容量瞬時狀態。
　　
DC-DC升壓電路
　　
本係統中，DC-DC升壓電路主要由MAX1771構成，該控製器采用獨特的控製方案，結合PFM(脈衝頻率調製)及PWM(脈衝寬度調製)的優越性，提供一個高效、較(jiao)寬(kuan)電(dian)壓(ya)調(tiao)節(jie)範(fan)圍(wei)的(de)電(dian)源(yuan)。前(qian)者(zhe)具(ju)有(you)較(jiao)小(xiao)的(de)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)，負(fu)載(zai)小(xiao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)效(xiao)率(lv)較(jiao)高(gao)，但(dan)紋(wen)波(bo)較(jiao)大(da)。後(hou)者(zhe)在(zai)負(fu)載(zai)大(da)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)，噪(zao)聲(sheng)小(xiao)。該(gai)控(kong)製(zhi)器(qi)采(cai)用(yong)的(de)是(shi)一(yi)種(zhong)改(gai)進(jin)型(xing)的(de)限(xian)流(liu)PFM控製方式
，控製電路限製電感充電電流，使其不超過某一峰值電流。既保持了傳統PFMdedijingtaidianliu，tongshizaijiaodafuzaideqingkuangxia，yejuyouhengaodexiaolv。erqieyouyuxianzhilefengzhidianliu
，caiyonghenxiaotijidewaiweiyuanjianjiukehuodemanyideshuchuwenbo，zheyangbianyujiangdidianluchengbenjichicun。
　　
如圖2所示，將4腳接地，可使其工作在閉環狀態。芯片由引腳2上的電壓供電，同時也是輸出電壓。輸入電壓可以進行從2V到輸出電壓的變化。外接MOS管柵極1腳上的電壓，從輸出電平到零電平跳變，這樣可以提供更人的柵極驅動
，從而減小外接MOS管的開啟電阻。
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MAX1771外接MOS管平時是關閉的，此時電感儲能。關閉期間，MAX1771會檢測外部輸入電壓，一旦降低到了一定限度，MAX1771就會開啟外部MOS管，電感釋放能量，重新提供驅動電壓。開關頻率隨負載電流和輸入電壓而定。5V電壓通過兩個反饋電阻分壓得到。
　　
此外，續流二極管選用肖特基二極管SS34，該器件正向導通電壓小，響應時間短。
鋰芯容量指示電路
　　
本(ben)係(xi)統(tong)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)采(cai)用(yong)了(le)一(yi)種(zhong)比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)且(qie)實(shi)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)，即(ji)通(tong)過(guo)測(ce)試(shi)鋰(li)芯(xin)電(dian)池(chi)放(fang)電(dian)的(de)時(shi)間(jian)電(dian)壓(ya)特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)，選(xuan)取(qu)整(zheng)個(ge)放(fang)電(dian)過(guo)程(cheng)的(de)四(si)個(ge)位(wei)點(dian)電(dian)壓(ya)，用(yong)電(dian)壓(ya)來(lai)估(gu)算(suan)電(dian)池(chi)的(de)容(rong)量(liang)。
　　
如圖3所示，當按下電壓容量指示的功能按鍵，鋰芯的電池電壓會加到XC61係列芯片的VIN與VSS引腳上。當電壓高丁4.1V，四個芯片同時工作，電池與限流電阻、LED發光管形成四個回路。此時四個發光管同時發亮，表示電池容量飽和。當電池電壓在4.1V～3.8V之間，隻有三個芯片工作，4102不工作，此時形成三個回路，三個發光管發亮
，表示電池容量有所下降。同理可知其它的兩種情況。
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充電管理電路
　　
充電管理電路由CN3066和繼電器構成
，如圖4所示。當隨身電源監測到有充電器對其充電時，繼電器令CN3066開始工作
，CN3066將整個充電管理過程分為四個部分，即預充電
、恒流充電、恒壓充電以及維護充電。
　　
當CN3066開始工作時，CN3066huijiancedianchidianyashifoujiaodi
，ruguoshi，zecaiyongjuanliuchongdian，jiyigebijiaoxiaodehengdingdianliuduidianchijinxingchongdian，zhizhidianchidianyashangshengdaoyigeanquanzhi。zhihou，chongdiandianliubaochijiaodazhibubian，tongchangshijuanliuchongdiandianliude10倍或更大。1000mAh的電池采用700mA電dian流liu充chong電dian，這zhe可ke以yi避bi免mian大da電dian流liu充chong電dian對dui鋰li芯xin的de損sun壞huai。在zai恒heng流liu充chong電dian和he涓juan流liu充chong電dian狀zhuang態tai下xia，充chong電dian管guan理li芯xin片pian連lian續xu監jian控kong電dian池chi的de電dian壓ya，當dang單dan節jie鋰li電dian池chi的de電dian壓ya達da到dao4.2V

，恒流充電狀態結束，轉入恒壓充電狀態。在該狀態下
，充電電壓恒定在4.2V。當鋰芯的電流下降為原來的1／10之後，恒壓充電狀態結束。在維護充電狀態，電池充足電後
，若移動電源仍插在充電器上，電池會由於自放電而損失電量。CN3066以非常小的電流對鋰芯充電或監測電池電位
，以備對鋰芯再充電，這種狀態稱為維護充電狀態。
　　
在本電路中，CN3066會實時監測鋰芯的電壓、溫度、充電電流和充電時間。一旦電池的溫度達到60℃，或鋰離子電池的電壓達到4.2V，恒壓充電狀態自動終止。此外
，還應設置最長恒壓充電時間。在溫度和電壓檢測失敗的情況下
，可以保證鋰電池安全充電。
　　
當拔掉充電器，CN3066關閉，隨身電源處於預放電狀態。
　　
多功能擴展電路
　　
高亮照明功能
　　
戶外活動時
，特別是夜間活動
，需要一個高亮的光源。如圖5所示，夜行高亮照明係統
，在USB輸出口可得到5V電壓，加上高亮發光二極管和一個小的限流電阻共同組成。高亮管足夠5米內的照明光程。

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戶外報警功能
　　
戶hu外wai出chu行xing，個ge人ren財cai物wu的de防fang盜dao至zhi關guan重zhong要yao。安an全quan可ke靠kao的de報bao警jing係xi統tong有you助zhu於yu保bao障zhang個ge人ren財cai物wu的de安an全quan
，特te別bie是shi戶hu外wai野ye營ying，靈ling敏min的de防fang盜dao措cuo施shi在zai夜ye間jian將jiang發fa揮hui其qi巨ju大da功gong效xiao。
　　
如圖5所示，當按下預報警功能鍵時
，USB輸出電壓加載在報警係統上，此時移動隨身電源處於"預報警"狀態。當水銀開關B1位置偏移正常的斷開位置
，將觸發繼電器工作，使KD9561音樂片工作
，發出報警響聲，提醒注意安全。
　　
野外驅蚊功能
　　
如圖6所示
，由左邊555合成的振蕩頻率約為22KHz，再由右邊555單穩態電路產生一個50Hz，占空比為50％的方波輸入左邊555的5腳
，合成一種噪聲，用於驅趕蚊於。
　　
電路測試
　　
DC-DC電路測試
　　
由圖7可見
，移動電源連續放電的總能量在2200mAh以上，輸出穩定。


擴展功能模塊的測試
　　
夜行高亮燈管的有效光程為6米。報警係統能夠正常工作。驅蚊係統發出21KHz的噪聲，對蚊子具有明顯的驅趕作用。
　　
總體測試
　　
實驗結果證明，多功能隨身電源能對市麵上大多數手機連續充電5次以上，對MP3、MP4充電12次以上，表明隨身電源在戶外活動中有充足的能量儲備。

本係統方案設計將多功能、低功耗

、安全性
、高容量、重量輕等諸多特點整合在一起，使整個產品的設計符合實際使用要求，具有廣闊的市場前景。
　　
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