自己动手，设计高品质移动电源以及移动电源的常见误区

Zedd · 发表于 2019-5-21 13:43

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自己动手，设计高品质移动电源以及移动电源的常见误区

在生活中，我们常常需要用到移动电源，但是不幸的是，市场上大多数移动电源质量较差，虚标严重，有的还存在安全隐患，因此，自己制作一个高品质、高效率、不虚标而又安全的移动电源成为当务之急。
目前淘宝等网站上有大量移动电源的DIY套件，通过这些套件，我们可以很方便的制作一个移动电源，但是，这些移动电源的套件同样质量低劣，电池虚标，没有什么实质性的改善，要真正得到一个优质的移动电源，我们需要从头开始设计，自己制板、焊接、安装。当然，如果你嫌麻烦的话，那么我还是建议你去买淘宝的套件，不用再继续看本文了。
言归正传，要从最基本的步骤开始，我们就必须知道移动电源的基本原理。最简单的移动电源只有3个部分：充电、保护、输出。充电部分负责将充电器的电压转换成电池可以接受的电压；保护部分用于防止电池的过充、过放、过流及短路等；输出部分负责将电池的电压转换成受电设备（主要是手机、平板等）可以接受的电压。
在开始设计之前，我们要大致进行一个规划：我们需要一个多大容量的移动电源，这么大容量的移动电源有多重，还有需要多少个输出，每个输出最大需要多少电流等等。首先，我们要选择电池。常见的可充电电池有镍氢、镍镉、铅酸、锂离子、聚合物锂电池等，目前，镍氢和镍镉已基本淘汰，铅酸电池电压太高且重，不适合移动电源，锂离子和聚合物锂电池是常见的选择。目前，我们买到的商品移动电源一般使用的是锂离子电池，也就是我们常说的18650电池。这种电池非常便宜，而且方便量产，但是其质量和寿命较差。我们的目的是要一个高品质的移动电源，所以当然不能用这种电池，那么就只剩下一种了：聚合物锂电池。这种电池也是我们手机中常常使用的电池，相比于锂离子电池，它的容量、寿命、输出功率和安全性都较高，我们在选择电池的时候一定要选择这种电池。目前，聚合物电池的正极材料有很多种，其中比较好的一种是叫锂镍钴锰（又叫三元）的材料，容量可以根据自己的需要选择。在选择电池的时候，我们还要注意一点，就是电池的最大持续放电电流，一般用C来做单位，对于一个1000mAH的电池来说，1C就表示这个电池的最大放电电流是1000mA。我们要确保所选的电池的最大持续放电电流大于我们需要的输出电流的2倍（要有一定裕度），建议选择动力电池（就是电动车、汽车上面用的那种），不但输出电流大，而且内阻小，效率更高。
选择了电池之后，我们就需要设计保护电路了。一般的移动电源都有不止一块电池，这些电池一般都是并联的，容量和最大输出电流等于所有电池之和，电压不变。当然，串联也是可以的，但是要用不同的方案。本文下面所说的都是电池并联的方案。对于并联的电池，本质上和单节电池没有差别，无非是容量和输出电流大了一些，所以我们仍然是使用单节电池的方案。保护电路，必须要使用成熟的方案，推荐使用DW01+FS8205A的方案，其电路图如下：

图中的BAT和BAT-分别接电池的正极和负极，GND是电路的地。当短路等情况发生时，DW01会关闭MOS管，将电池负极和地断开。注意，正常情况下，图中的R5应该接在CS脚和地之间，这里考虑到输出电流较大，可能触发过流保护，所以接在了D12上，这个引脚是2个MOS管之间，所以保护电流增加了一倍。
设计完保护电路，就该设计充电电路了。由于充电时并不需要特别在意电路的转换效率，所以我们可以使用一些低成本、高可靠性的方案，如TP4056。电路图如下：

充电器的5V电压经过一个SS34肖特基二极管再输入到芯片的电源引脚，这样可以分担一部分芯片的热量，变相加快充电速度。通过更改电阻R1的大小可以更改充电速度，具体请查看芯片手册，这里的电阻对应的充电电流是1A。红灯D2和绿灯D3分别用于指示正在充电和充电完成。BAT直接连接到电池正极。该芯片是线性充电芯片，其原理是将多余的电能转换为热能耗散掉，所以充电过程中会产生大量的热量，建议安装的时候加装一个散热片，防止因过热保护而降低充电速度。

helendcany · 发表于 2019-5-21 17:18

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