1.导言
关于现在便携式移动设备的开展，越来越大的屏幕需求更大的功率。根据锂电池容量和体积的正比联系，便携式设备的电池容量只能约束在必定的范围内，一种大容量的独立充电设备由此发生。可是因为一般做法是充电期间与放电期间为两个不一样的环路，容易发生信号的相互搅扰，而且关于移动电源这种相对便宜的设备，充电与放电共享的环路可以大大下降移动电源的生产本钱。
市面上移动电源中常运用2个电感，其中充电电路中，充电进程需求一个电感，Boost电路放电进程中也需求一个电感。充电电路的作业进程是经过5V的沟通适配器给移动电源内部的锂电池充电；而Boost电路作业进程是将移动电源内部锂电池升压到5V进行输出，然后给移动设备供电。但在移动电源实践作业中这两种电路一般状况不需求一起作业，也即是作业中两个电感只要一个电感处于作业状况，两个环路只需求一个作业。
2.芯片作业原理
这篇文章提出了一种单电感移动电源的计划，这么不只利于移动电源节约器材本钱，还可节约设备体积，便于移动电源更小型化。使设备安稳性更高，单电感移动电源电路如图1所示：
（a）。充电芯片外围电路
（b）。升压芯片外围电路
（c）。单片机外围电路
图1.电路中芯片作业电路。
MT2011是来颉科技规划的一款高功率大电流单串联锂电池充电操控器。它支撑4.5V~6.5V输入电压，输出电压可以跟从锂电池电压，最大2A的充电电流，运用了高功率的同步整流构造，合适使用于便携式充电设备和移动电源充电。结合电流采样电阻、高精度的电流与电压办理电路、满电主动中止充电。MT2011作业频率为1.5MHz，运用同步整流构造，功率高达93%.带有充电电流软发动、防反相电流二极管、充电电流采样等功用，并带有完善的输出短路维护和过温维护功用。
MT5036是来颉科技规划的一款95%高效的800KHz同步升压变换器，它为单节锂电池或多节锂电池组并联供给了杰出的供电解决计划。变换器经过设置芯片外部FB分压电阻或运用内部FB分压电阻来取得一个安稳输出电压。芯片变换功率十分高，能供给满足的负载电流，当供电电压下降到3V时，仍能在输出电压为5V时，输出3A的负载电流，电感中的峰值电流被约束在6.6A.MT5036作业频率可达800KHz，这使得电感和输出电容都可以不必太大，而且带有轻载PSM功用，可以确保芯片在全负载范围内坚持较高的变换功率。具有60uA的静态电流，可以大大提高锂电池的寿数，带有低EMI作业形式，断续作业时，可以有用削减振铃，变换器可以避免电池过放电，在关断时负载可以彻底与电池断开。
SN8P2711是一颗选用高速低功耗CMOS技术规划开发的8位高性能精简指令单片机，内部有1K×16位一次性编程ROM（OTP-ROM），64K×8位的数据寄存器（RAM），三个双向I/O口，两个8位定时器/计数器，两个PWM/Buzzer模块，多个体系时钟，四种体系作业形式，一个五信道的十二位模数变换器以及五个中断源。这款单片机可以广泛使用于测量、电机操控、工业操控、家电玩具类产品等。
3.电路作业原理剖析
电路的作业详细原理如下：
电路作业分为两个进程，一是外加5V电源对移动电源内置锂电池充电，二是移动电源对外接移动设备充电。
作业在第一种进程时，沟通适配器或5V电源接在移动电源的Micro USB接口上，VIN为5V电压时，R1与R2分压发生USB信号送入单片机，单片机检查到USB信号后，会将输出EN信号拉低，制止MT5036作业。MT2011上电后会检查VCC的电压，假如VCC电压在可充电范围内，充电芯片开端作业，对锂电池按照浮充、疾速充电、恒压充电的进程开端充电，电感电流由SW到VCC充电。TS信号在默许状况下是高，假如外部电路让TS强行拉低让MT2011中止作业，D2是钳位二极管，可以约束SW电压最低在-0.6V.图2为充电和放电进程信号和输入输出的时序图。
图2电路图中操控与时序联系。
作业在第二个进程时，没有沟通适配器连接在USB2.0口连接被充电设备。即MT5036的VOUT只与被充电设备相连。电路会检查到便携设备是不是连接在USB2.0端口，若刺进设备或按发动按钮就会发动MT5036，对设备进行充电。电路中VCC经过R24（100K）与VOUT相连。
在移动电源输出端口不连接设备时，VOUT电压等于VCC电压，此刻MT5036的EN信号为低，芯片不作业。当设备刺进时，VOUT被设备刹那间拉低，单片机检查到VOUT变低的刹那间下降，可以判别设备已接入，将EN信号拉高，使能MT5036作业，对设备充电。当EN变高，STAT信号就被强行拉低，这时可以制止MT2011作业，确保充放电芯片最多一个作业。
MT5036作业时，电感电流由VCC到SW.R9为下拉电阻，确保因为某种原因EN悬空时，EN引脚可以接地，MT5036不会误作业。R7与R8为FB的分压电阻，经过这两个电阻来设置MT5036的VOUT电压。C9、C10、C11为输出储能电容，BOOST电路电感往输出端电流不接连，输出电容容量应尽量选大一些，在MT5036芯片中选用2个22uF贴片电容并联。R14，R15为输出电流采样电阻，可以采样MT5036的负载，用来判别过载或者空载状况状况。
当AMP信号电压超过过载阈值时，单片机判别为过载，此刻将EN拉低，关段MT5036.当AMP信号电压低于0.1A负载阈值时，单片机判别为空载，为避免功率耗散，40s后也将EN拉低，关段MT5036.
输出电压与分压电阻联系为：
当移动电源作业于充电进程中，SW是VIN和GND的方波信号，VBAT引脚是MT5036的内部供电引脚，此刻VBAT引脚假如为电池电压，此刻会出现内部漏电状况，可能会造成MT5036的损坏。由图1（a）可看出，电源适配器5V输入端（VIN）和锂电池输出端（VCC）均经过二极管连接到MT5036的VBAT引脚。这么做可以避免芯片内部漏电的状况。参加这两个二极管后，MT5036的供电引脚会选择电压大的一侧作为供电电源，可以确保内部MOS管有用关段。二极管类型最佳选择肖特基二极管。
单片机在移动电源中起调理作业形式和维护的功用。单片机7号脚的SW1是移动电源输出的开关。开关按下时，会拉高EN信号，使MT5036作业。4个LED灯用来显现举动电源当时电量和充放电状况。SW1开关还可以经过长按让移动电源手电筒功用翻开。
4.试验结果与剖析
这篇文章提出了一款单电感高功率移动电源规划计划现已遍及使用于市面上的移动电源中。运用1盎司铜厚双层板PCB目标已能到达运用要求。
随电池电压可变的占空比可以坚持体系在输入输出范围内作业都是安稳的，如图3所示。SW占空比可以坚持D=VOUT/VIN.全部体系是安稳的
图3.充电状况不一样电池电压的SW状况。
图4.放电状况负载跳变时对输出电压的影响。
由图4可知，2A的负载跳变会引起低于100mV的输出改变，为2%改变率，在移动电源芯片中表现是极好的。
在充电进程中，最高功率可以到达92%；在放电进程中，最高功率可以到达96%.所以用MT2011和MT5036两款电源芯片可以使全体设备坚持很高的功率。在芯片处于待命状况作业时，静态电流可以低达40uA，也即是说处于待命状况180000小时，才会耗费举动电源25%的电量，所以，体系可以坚持很长的寿数。
5.定论
在这篇文章中，经过对来颉科技两款电源芯片的介绍和对全体电路作业状况的介绍，描绘了一种低静态电流的充电升压单电感使用的移动电源规划计划。
体系可以在单电感（低本钱）状况下，坚持移动电源体系安稳作业。而且可以坚持高达96%的放电功率。40uA级别的低静态电流使得举动电源具有超长的寿数。此文介绍的单电感移动电源还带有刺进用电器自发动功用，而且2A负载跳变（ipad刺进或拔出）可以坚持在2%输出精度。
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