移动电源/充电管理设计

移动电源/充电管理设计

简述

伴随着智能手机的兴起，智能手机的续航成了较大的问题，因此移动电源（充电宝）成为不时之需；而近来的各类无线耳机的兴起，无线耳机的续航又成为新的问题，为此针对无线耳机充电的各大厂商又一次成为热门；而这些都需要类似于储能管理的相关技术，即就是充电管理，当然我们主要是针对于消费类电子产品的。
两者的大体流程都是需要先给电池充电，电池充满电后再放电给手机等用电设备。注意，手机本身如果在充电时，手机消耗的电应该是来自于电源适配器的电，而不是来自于手机电池，请注意。

移动电源方案

先说充电宝的电源方案解决厂商，国产厂商 深圳天源中芯半导体有限公司（TPOWER），其专注于电源管理芯片的研发。
比如其产品，SP4502，SP4502 是一款专为移动电源设计的同步开关充电和同步
升压的单芯片解决方案,内部集成了同步开关充电模块、同步升压放电管理模块、电量检测与 LED 指示模块、保护模块。
SP4502 内置充电与放电功率 MOS，充电电流可以设定，最大充电电流为 2.5A，同步升压输出为 2.1A。SP4502 采用专利的充电电流自适应技术以适应小电流适配器，同时采用专利的控制方式省去外部的功率设定电阻，降低功耗的同时降低系统成本。
SP4502 内部集成了温度补偿、过温保护、过充与过放保护、输出过压保护、输出重载保护、输出短路保护等多重安全保护功能以保证芯片和锂离子电池的安全,应用电路简单,只需很少元件便可实现充电管理与放电管理。

芯片特性：
1、该芯片的充电电流可以自行配置，通过ISET引脚电阻可以配置；
2、充电模式设置为初始充电为涓流充电（电流较小），等电池电压上升到一定电压时，进入恒流大电流充电（电流较大，安培级别），当电池电压达到4.2V时，使用恒压充电，电流逐渐减小直到小于150mA时停止充电。
3、负载插入检测与低功耗智能待机。负载插入开始充电，负载断开关闭充电转入低功耗模式运行。
4、放电以及充电LED指示。LED电量由四颗LED组成指示，可以设置为不指示模式。
5、照明输出。可支持一个大功率LED灯照明使用。
6、电池低压保护，当电池电压低于一定值，放电关闭，进入低电流待机模式。
7、芯片自身温度保护，当芯片温度达到设定值，则芯片关断停止工作。等芯片温度降下来，会自动重新开始工作。
8、电池环境温度检测。电池内部有NTC热敏电阻，其引脚可连接至芯片IO端口，用来检测电池温度；当电池温度异常时，停止充放电以保证安全。

单电池充电方案

另有规格较小的电源厂商特瑞仕半导体，该厂商为日本半导体厂商，其产品如下所示：XC6804。

该芯片为一款具有电池温度检测功能的单节锂离子/锂聚合物线性充电器IC芯片。
基本充电周期包括涓流充电模式，然后是主充电模式。该IC支持基于JEITA的温度控制，可以安全地为锂离子电池和锂聚合物充电，电池通过根据温度控制CV充电电压和CC充电电流。通过将电阻连接到充电状态输出引脚，可以通过充电状态输出（CSO）引脚电压检查充电状态。该IC采用小型SOP-8FD或USP-6EL封装，具有高散热性，可使用最少的外部元件配置充电电路。
该芯片输入电路为5V电源，输出充电电压为4.2V或者4.05V，恒流下电流可以为0.2~0.8A。

另外可以看看该网站的技术文章，我觉得写得挺好的。
https://www.torex.com.cn/technical-support/application-note/design-guide-for-dcdc-converter/whats-dcdc-converters/

MPS高性能芯片

另介绍一款MPS电源厂家的产品MP2635A，MP2635A是一款高度集成，灵活的开关模式电池充电管理和系统电源路径管理器件，适用于各种便携式应用中使用的单节锂离子和锂聚合物电池。

MP2635A有两种工作模式 - 充电模式和升压模式 - 允许根据输入状态管理系统和电池电量。
当输入电源存在时，设备以充电模式运行。它会自动检测电池电压并为其充电
电池分三个阶段：涓流电流，恒定电流和恒定电压。
其他功能包括充电终止和自动充电。该器件还集成了输入电流限制，以便管理输入功率并满足系统功率需求的优先级。
在没有输入源的情况下，MP2635A通过MODE引脚切换到升压模式，电池从而为SYS引脚供电。
OLIM引脚在升压模式下编程输出电流限制。MP2635A还可以通过输出短路实现输出短路，输出断开功能，可以在短路故障消除后自动恢复。
其他安全功能包括输入过压保护，电池过压保护，热关断，电池温度监控和可编程定时器，以防止电池耗尽的长时间充电。
MPS的其他产品我们有使用过，其技术还是比较先进的，只是价格确实贵一些。

MPS官网的应用笔记比较好。https://media.monolithicpower.com//document/AN136_r1.0.pdf

以上几个方案看起来都是比较简单的，因为当前的芯片集成度已经很高了，减少外部Bom成本，使得尽可能以最少的钱来实现最优的性能。所以对此我们需要注意其安全性，即就是当存在异常时是否出现电池发生明火以及爆炸等问题的出现。
如果大家喜欢DIY，则可以自己尝试下，自己来做一些这些东西，挺好玩的，但是需要注意安全。

2019.6.14_于深圳