多功能随身电源设计

时间：01-04 来源：EDN 点击：

锂芯容量指示电路

本系统电路设计采用了一种比较简单且实用的方法，即通过测试锂芯电池放电的时间电压特性曲线，选取整个放电过程的四个位点电压，用电压来估算电池的容量。

如图3所示，当按下电压容量指示的功能按键，锂芯的电池电压会加到XC61系列芯片的VIN与VSS引脚上。当电压高丁4.1V，四个芯片同时工作，电池与限流电阻、LED发光管形成四个回路。此时四个发光管同时发亮，表示电池容量饱和。当电池电压在4.1V～3.8V之间，只有三个芯片工作，4102不工作，此时形成三个回路，三个发光管发亮，表示电池容量有所下降。同理可知其它的两种情况。

充电管理电路

充电管理电路由CN3066和继电器构成，如图4所示。当随身电源监测到有充电器对其充电时，继电器令CN3066开始工作，CN3066将整个充电管理过程分为四个部分，即预充电、恒流充电、恒压充电以及维护充电。

当CN3066开始工作时，CN3066会检测电池电压是否较低，如果是，则采用涓流充电，即一个比较小的恒定电流对电池进行充电，直至电池电压上升到一个安全值。之后，充电电流保持较大值不变，通常是涓流充电电流的10倍或更大。1000mAh的电池采用700mA电流充电，这可以避免大电流充电对锂芯的损坏。在恒流充电和涓流充电状态下，充电管理芯片连续监控电池的电压，当单节锂电池的电压达到4.2V，恒流充电状态结束，转入恒压充电状态。在该状态下，充电电压恒定在4.2V。当锂芯的电流下降为原来的1／10之后，恒压充电状态结束。在维护充电状态，电池充足电后，若移动电源仍插在充电器上，电池会由于自放电而损失电量。CN3066以非常小的电流对锂芯充电或监测电池电位，以备对锂芯再充电，这种状态称为维护充电状态。

在本电路中，CN3066会实时监测锂芯的电压、温度、充电电流和充电时间。一旦电池的温度达到60℃，或锂离子电池的电压达到4.2V，恒压充电状态自动终止。此外，还应设置最长恒压充电时间。在温度和电压检测失败的情况下，可以保证锂电池安全充电。

当拔掉充电器，CN3066关闭，随身电源处于预放电状态。

多功能扩展电路

高亮照明功能

户外活动时，特别是夜间活动，需要一个高亮的光源。如图5所示，夜行高亮照明系统，在USB输出口可得到5V电压，加上高亮发光二极管和一个小的限流电阻共同组成。高亮管足够5米内的照明光程。

户外报警功能

户外出行，个人财物的防盗至关重要。安全可靠的报警系统有助于保障个人财物的安全，特别是户外野营，灵敏的防盗措施在夜间将发挥其巨大功效。

如图5所示，当按下预报警功能键时，USB输出电压加载在报警系统上，此时移动随身电源处于"预报警"状态。当水银开关B1位置偏移正常的断开位置，将触发继电器工作，使KD9561音乐片工作，发出报警响声，提醒注意安全。

野外驱蚊功能

如图6所示，由左边555合成的振荡频率约为22KHz，再由右边555单稳态电路产生一个50Hz，占空比为50％的方波输入左边555的5脚，合成一种噪声，用于驱赶蚊于。

电路测试

DC-DC电路测试

由图7可见，移动电源连续放电的总能量在2200mAh以上，输出稳定。

扩展功能模块的测试

夜行高亮灯管的有效光程为6米。报警系统能够正常工作。驱蚊系统发出21KHz的噪声，对蚊子具有明显的驱赶作用。

总体测试

实验结果证明，多功能随身电源能对市面上大多数手机连续充电5次以上，对MP3、MP4充电12次以上，表明随身电源在户外活动中有充足的能量储备。

结语

本系统方案设计将多功能、低功耗、安全性、高容量、重量轻等诸多特点整合在一起，使整个产品的设计符合实际使用要求，具有广阔的市场前景。

该方案科学缜密地排除了锂芯在使用过程中出现的各种安全隐患，与此同时，还巧妙地设计了几个人性化的功能模块，满足了户外活动的常见需求。

发布者：博子

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