10000mAh卖69元移动电源设计解密：直逼小米！

　　品能的PN913是一个追求性价比的产品：10000mAh容量，2.1A/1A两路输出，1A输入，带液晶屏，售价69元。看来是要和小米火拼价格。为什么这么便宜？我们进入产品一探究竟。

　　下面是PN913的正反面照片：

　正面

　反面

　　先看下PN913的方案：

　　1. MCU软件控制方式

　　MCU方案是中国人创造出来的，完全没有开关电源知识的愚蠢方案。但凡正规电源IC企业都不可能杜撰出MCU方案来。长时间所谓MCU多合一低成本方案把移动电源厂商折腾的死去活来。但既然品能当初用了MCU方案，就只有一条道走到黑，但PN913命中注定也只能成为低成本方案，而无法登大雅之堂了。

　　在这里第一次总结下MCU方案的主要问题及背后的原因：

　　1 MCU是软件控制方式，无法并行处理很多事件。所以在处理保护、按键、充放电环路控制、显示、电量计算、电流电压检测的实时性是无法保证的。同时一个动作的执行需要分解成很多的指令，比如要执行一次PWM运算都需要几十个微秒，试想1微秒的开关周期条件下，几十个周期都无法计算，一旦发生负载变化，或短路，后果不堪设想。

　　2 MCU计算能力极差，过去只是用于小家电的控制，应用环境非常简单。现在很多卖到1块钱的MCU都是几MHz的频率，配上8位甚至4位的运算，显然无法做电源的控制。

　　3 MCU由于运算速度太低，所以一般MCU方案的典型特点是开关频率很低。笔者亲眼见到礼品板上的MCU方案只有20kHz的频率。很多人问我为什么很多移动电源会发出响声。这么低的频率，电流纹波大的吓死人，怎么可能不响。所以必定会配大电感，体积大，内阻高，最后又造成效率低…

　　4 MCU是通用器件，根本不是为移动电源应用而设计的。当初采用这种方案，完全是因为追求低成本，并且MCU毕竟具有灵活性，适合各种显示方式。

　　5 MCU外围资源非常有限，一般配有12位低速ADC。这个ADC要分时复用处理多个电流采样，电压采样，本身频率又低，所以完全无法做电源控制。另外大部分公司用集成的ADC做空载电流检测和充电结束电流检测，结果因为无法做到微伏级的失调而告失败。

　　6 MCU直接驱动MOS或加三级管驱动MOS。由于驱动能力有限，所以开关损耗很大。

　　7 电源调整率和负载调整率会比较差。大电流放电时输出电压低。PN913在带2A输出时，输出电压只有4.4V。试想电池电压就有4.2V，有的甚至是4.35V。这种性能极其危险！

　　8 MCU方案输出相应速度极差。PN913测试出来在0.1A到1.5A切换时下冲0.8V，200ms都无法恢复。这在正规电源芯片中是不可能发生的。

　　9 MCU保护速度非常慢。经常需要几个毫秒才能对短路进行保护。

　　2. 充电

　　充电开关频率200kHz，充电路径上串联了肖特基、50mOhm电阻、40mOhm 电感，所以效率自然很糟糕，1A充电效率87%。目前很多公司可以做到94%的充电效率。换句话说，PN913的充电损耗是好方案的2倍。

　　充电无法做到适配器自适应。也就是如果适配器是500mA输出，这个移动电源会直接将适配器输出拉死。

　　当然1A的充电能力对于10000mAh的电池容量来说，只能一声叹息，让子弹飞了。目前已经出现了快速充电方案，让充电时间缩短一半。

　　3. 放电

　　MCU方案几个明显的现象：MOS输入信号上升下降沿时间长达100ns－200ns，所以开关损耗非常大。开关频率200kHz，因为MCU硬件处理能力太差，甚至无法在一个开关周期内完成一次采样和运算。稍有信号分析和开关电源知识的人都知道这会带来的灾难性的结果。在加2A输出电流时，输出电压掉到了4.4V，非常接近电池电压4.2V。这是极其危险的事情！我们看如下的响应波形：

　　PN913测试出来在0.1A到1.5A切换时下冲0.8V，200ms都无法恢复。

　　我们再看看实际测试的效率：

　　我们可以看出几个明显的问题：

　　效率不高，在3.2V电池电压时效率连79%都不到。效率损失大部分来自于，功率路径上电流检测电阻50mOhm和20mOhm电感寄生电阻。PN913选择的是同步的方案。在P/NMOS上还分别并联了肖特基二极管提高续流能力，名义上是同步方案，却因为采用了MCU方案使得MOS上还需要并联肖特基，成本反而高了。从效率上讲，MCU方案使得本应该在90%以上效率的情况下只做到了80%的效率。

　　另一方面，电池电压在3V左右停止对外输出。

　　4. 输入输出电流检测及空载检测

2A的输出路径上串联了两颗并联的100mOhm电阻检测输出电流。1A的输出路径上串联了一颗100mOhm的电阻检测输出电流。输入路径上串联了1颗50mOhm的电阻检测输入电流。有人问为什么大电流升压效率不高。50mOhm的检测电阻就能带来2%的效率损失