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

現xian在zai，市shi場chang上shang可ke移yi動dong的de電dian子zi設she備bei越yue來lai越yue多duo，設she備bei的de電dian源yuan容rong量liang和he功gong耗hao卻que遠yuan遠yuan不bu能neng滿man足zu市shi場chang的de要yao求qiu，對dui日ri常chang生sheng活huo，特te別bie是shi戶hu外wai活huo動dong造zao成cheng諸zhu多duo不bu便bian。為wei此ci，本ben文wen設she計ji了le一yi種zhong多duo功gong能neng
、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，R5402具ju有you的de過guo充chong鎖suo存cun狀zhuang態tai也ye不bu會hui被bei釋shi放fang。這zhe樣yang就jiu保bao證zheng了le電dian池chi組zu在zai連lian續xu充chong電dian飽bao和he之zhi後hou
，能neng鎖suo存cun在zai過guo充chong狀zhuang態tai，隔ge離li充chong電dian電dian源yuan對dui高gao能neng量liang電dian池chi組zu持chi續xu充chong電dian。隻zhi有you當dang過guo充chong時shi，斷duan開kai充chong電dian電dian源yuan，過guo充chong鎖suo存cun狀zhuang態tai才cai會hui被bei釋shi放fang，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
，dianyaxiajiangdao2.3Vzhihou，nengsuocunzaiguofangzhuangtai，gelidinengliangdianchizuchixufangdian。zhiyoudangguofangshi
，jieshangchongdiandianyuan
，lixindianyakaishigaoyuguofangdianyashi，guofangsuocunzhuangtaicaihuibeishifang，tongshiyinjiaoDOUT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HAT2027kongzhiwufafangdian，qidaolixinbaohuzuoyong。yucitongshi，zihuifubaoxiansiyouyuduanludedadianliu

，huishourepengzhang，dianluqieduan
，qidaozuihouyicengbaohudezuoyong。dangduanluguzhangpaichu，baihuifubaoxiansihuifu，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PFM的(de)低(di)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)
，同(tong)時(shi)在(zai)較(jiao)大(da)負(fu)載(zai)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，也(ye)具(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)。而(er)且(qie)由(you)於(yu)限(xian)製(zhi)了(le)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)，采(cai)用(yong)很(hen)小(xiao)體(ti)積(ji)的(de)外(wai)圍(wei)元(yuan)件(jian)就(jiu)可(ke)獲(huo)得(de)滿(man)意(yi)的(de)輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)，這(zhe)樣(yang)便(bian)於(yu)降(jiang)低(di)電(dian)路(lu)成(cheng)本(ben)及(ji)尺(chi)寸(cun)。
　　
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
　　
benxitongdianlushejicaiyongleyizhongbijiaojiandanqieshiyongdefangfa，jitongguoceshilixindianchifangdiandeshijiandianyatexingquxian，xuanquzhenggefangdianguochengdesigeweidiandianya，yongdianyalaigusuandianchiderongliang。
　　
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700mAdianliuchongdian
，zhekeyibimiandadianliuchongdianduilixindesunhuai。zaihengliuchongdianhejuanliuchongdianzhuangtaixia
，chongdianguanlixinpianlianxujiankongdianchidedianya

，dangdanjielidianchidedianyadadao4.2V，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
　　
huwaichuxing，gerencaiwudefangdaozhiguanzhongyao。anquankekaodebaojingxitongyouzhuyubaozhanggerencaiwudeanquan，tebieshihuwaiyeying，lingmindefangdaocuoshizaiyejianjiangfahuiqijudagongxiao。
　　
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。
　　
該gai方fang案an科ke學xue縝zhen密mi地di排pai除chu了le鋰li芯xin在zai使shi用yong過guo程cheng中zhong出chu現xian的de各ge種zhong安an全quan隱yin患huan，與yu此ci同tong時shi

，還hai巧qiao妙miao地di設she計ji了le幾ji個ge人ren性xing化hua的de功gong能neng模mo塊kuai，滿man足zu了le戶hu外wai活huo動dong的de常chang見jian需xu求qiu。