浅谈移动电源电路的设计

压调节能力，适合使用在单颗锂电池的充电应用，当电池电压接近输入电压时，将会进入责任周期为100%的工作模式持续对电池进行充电，而其本身高达1.6MHz的切换频率，将有助减少外部零件的尺寸。此外，其也具备提供充电状态指示及电池移除侦测机制，支持USB mode及AC Adapter mode两种输入模式，最大可以输出2A的充电电流，充电电流可由外部电阻来决定。预先充电电流（Trickle Charge Current）可以由下列公式计算：

　　预先充电电流（Trickle Charge Current）可以由下列公式计算

　　定电流充电电流（Constant Current Charge Current）可由下列公式计算：

　　定电流充电电流（Constant Current Charge Current）可由下列公式计算

　　当使用USB电源做为输入时，则可对输入电流做限制使输入电流可以低于USB电源所能提供的电流，避免USB电源进入过流保护，输入电流限制设定值的计算公式如下：

　　输入电流限制设定值的计算公式如下

　　此外，安全定时器（Safety Timer），可避免因电池损坏时充电时间过长，造成危险。只要充电时间达到设定的安全计时时间，即便电池还未达到终止电压，充电IC也会关闭充电电流，停止充电。安全计时时间可以透过电容C5来设定，预先充电（Trickle Charge）模式下之安全计时时间可由下列公式计算：

　　预先充电（Trickle Charge）模式下之安全计时时间可由下列公式计算

　　定电流充电（Constant Current Charge） 模式下之安全计时时间则可由下列公式计算：

　　定电流充电（Constant Current Charge） 模式下之安全计时时间则可由下列公式计算

　　为避免电池高温充电，并提高安全性，IC透过负温度系数（NTC， Negative Temperature Coefficient）热敏电阻来侦测电池温度，当温度过高或过低时，IC会马上终止充电，只有在电池温度维持在安全范围内（通常是0～45℃）时，才会对电池进行充电。而为了防止电池放电到输入端，内建的休眠模式（Sleep Mode）功能，当输入端电压低于电池电压时， P-channel MOSFET Power Switch将会关闭以防止电池对充电IC或输入端进行放电。

　　另外，短路保护（Short Circuit Protection）功能、过电流保护（Over Current Protection）功能及过温度保护（Over Temperature Protection）功能，当输出发生短路时，短路保护功能启动，电感电流会被限制住且切换频率也会降低以减少损失；IC本身也会侦测流经内部功率开关的电流，当功率开关的电流过大时，过电流保护功能启动，限制住功率开关的电流不再往上增加，以保护内部的切换开关；此外，当IC结面温度达到150oC 时，过温度保护功能将会启动，IC会停止充电，直到IC温度降至120oC，才回复充电。

　　C.　升压转换器与MCU

　　AIC3420是一个具轻载高效率的同步升压DC-DC转换器IC，最低输入启动电压为0.9V，可以使用单颗锂电池做为输入电源，最大输出电流可达 2.1A，适合较大电流的应用。当负载操作在轻载时，IC会切换至PSM （Pulse Skipping Mode） 模式降低待机的功率损失，提升轻载效率。True Shutdown功能，使IC 进入Shutdown模式时，输出电压降为0V。而零电流侦测（Zero Current Detection）功能让电感电流不会有倒灌现象，可大幅改善轻载效率，最高效率可达94%，对移动电源来说可以更有效率的放电。

　　另外，柔性启动（Soft Start）功能以限制启动时输出电压的过冲（Overshoot）及涌浪电流（Inrush Current），避免IC及零件的损坏。而AIC3420本身也具有短路保护、过电流保护、过温度保护及过电压保护功能。

　　本文所介绍的移动电源电路中，MCU的主要功能为输入电压侦测、输出电压侦测、电池电量状况显示以及输出过电流保护等。电路中，LED将显示电池的电量，可以让使用者知道电池的电量状况。而当输入及输出电压过高或过低时，MCU会送出讯号关闭IC；另外，当发生输出过电流时，MCU也会关闭IC来保护电池及IC。

　　结论

　　便携式产品的蓬勃发展，使得移动电源的功能及规格要求也日渐提升，因此如何有效率的充放电也成为各家厂商发展的主流。由于切换式充电器在应用上较线性式充电器广泛，也具有更高转换效率，适合高容量锂电池的应用。因此本文提出一个以切换式充电IC来取代线性式充电IC的移动电源方案，来提高充电电流，缩短充电时间，并使充电电路几乎不会有过热的问题发生。