一種完整的單電感移動電源設計方案
發布時間：2015-11-17 13:19
發布者：designapp
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市面上移動電源中常使用2個電感，其中充電電路中，充電過程需要一個電感，Boost電路放電過程中也需要一個電感。充電電路的工作過程是通過5V的交流適配器給移動電源內部的鋰電池充電;而Boost電路工作過程是將移動電源內部鋰電池升壓到5V進行輸出，從而給移動設備供電。但在移動電源實際工作中這兩種電路通常情況不需要同時工作，也就是工作中兩個電感只有一個電感處于工作狀態，兩個環路只需要一個工作。 1.芯片工作原理 本文提出了一種單電感移動電源的方案，這樣不僅利于移動電源節省器件成本，還可節省設備體積，便于移動電源更小型化。使設備穩定性更高，單電感移動電源電路如圖1所示： 圖1 電路中芯片工作電路 MT2011是來頡科技設計的一款高效率大電流單串聯鋰電池充電控制器。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構，適合應用于便攜式充電設備和移動電源充電。整合電流采樣電阻、高精度的電流與電壓管理電路、滿電自動停止充電。MT2011工作頻率為1.5MHz，使用同步整流結構，效率高達93%.帶有充電電流軟啟動、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和過溫保護功能。 MT5036是來頡科技設計的一款95%高效的800KHz同步升壓轉換器，它為單節鋰電池或多節鋰電池組并聯提供了良好的供電解決方案。轉換器通過設置芯片外部FB分壓電阻或使用內部FB分壓電阻來獲得一個穩定輸出電壓。芯片轉換效率非常高，能提供足夠的負載電流，當供電電壓下降到3V時，仍能在輸出電壓為5V時，輸出3A的負載電流，電感中的峰值電流被限制在6.6A.MT5036工作頻率可達800KHz，這使得電感和輸出電容都可以不用太大，并且帶有輕載PSM功能，可以保證芯片在全負載范圍內保持較高的轉換效率。擁有60uA的靜態電流，可以大大提高鋰電池的壽命，帶有低EMI工作模式，斷續工作時，可以有效減少振鈴，轉換器可以避免電池過放電，在關斷時負載可以完全與電池斷開。 SN8P2711是一顆采用高速低功耗CMOS工藝設計開發的8位高性能精簡指令單片機，內部有1K×16位一次性編程ROM(OTP-ROM)，64K×8位的數據寄存器(RAM)，三個雙向I/O口，兩個8位定時器/計數器，兩個PWM/Buzzer模塊，多個系統時鐘，四種系統工作模式，一個五信道的十二位模數轉換器以及五個中斷源。這款單片機可以廣泛應用于測量、電機控制、工業控制、家電玩具類產品等。 隨電池電壓可變的占空比可以保持系統在輸入輸出范圍內工作都是穩定的，如圖3所示。SW占空比可以保持D=VOUT/VIN.整個系統是穩定的由圖4可知，2A的負載跳變會引起低于100mV的輸出變化，為2%變化率，在移動電源芯片中表現是很好的。 在充電過程中，最高效率可以達到92%;在放電過程中，最高效率可以達到96%.所以用MT2011和MT5036兩款電源芯片可以使整體設備保持很高的效率。在芯片處于待命狀態工作時，靜態電流可以低達40uA，也就是說處于待命狀態180000小時，才會消耗行動電源25%的電量，所以，系統可以保持很長的壽命。 4.結論 在這篇文章中，通過對來頡科技兩款電源芯片的介紹和對整體電路工作狀態的介紹，描述了一種低靜態電流的充電升壓單電感應用的移動電源設計方案。 系統可以在單電感(低成本)情況下，保持移動電源系統穩定工作。并且可以保持高達96%的放電效率。40uA級別的低靜態電流使得行動電源擁有超長的壽命。此文介紹的單電感移動電源還帶有插入用電器自啟動功能，并且2A負載跳變(ipad插入或拔出)能夠保持在2%輸出精度。 |
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