移動電源保護電路的設計與產(chǎn)品的選擇技巧

　　如今智能手機耗電量越來越大，大部分的智能手機電池都不可拆卸，一款容量大攜帶方便的移動電源就成了人們出門旅行必備的電子產(chǎn)品。但最近移動電源安全事故頻出，讓消費者與工程師不得不重新審視移動電源的設計與研發(fā)，而對于移動電源的內(nèi)部構造，你又了解多少呢?

　　一個移動電源通常由外殼、電芯和電路板組成。外殼主要是產(chǎn)品封裝，以及實現(xiàn)造型美觀、保護等作用，常見為塑膠和金屬，一些叫好的產(chǎn)品往往塑膠也是用的防火材料。電路板主要用于實現(xiàn)電壓、電流控制、輸入和輸出控制，以及其他各項功能。電芯是移動電源中成本最高的組成部分，18650電芯和聚合物電芯是最常見的兩種。除開電芯，移動電源中的電路板也非常重要。對于充電電池，規(guī)格書都有安全的充電截止電壓和安全放電截止電壓，有標定的額定最大工作電流。移動電源的設計，首先要安全的給聚合物電池充電，因為電池成本比較高，而且為了系統(tǒng)的安全可靠工作，要有一個充電管理系統(tǒng)。當需要給便攜式設備充電時，聚合物電池對外放電，因為便攜式設備普遍輸入電壓為5V，所以有一個升壓5V的系統(tǒng)。不論是充電管理系統(tǒng)還是升壓系統(tǒng)，都需要電路板來提供，所以移動電源內(nèi)部電路板設計得好壞決定了產(chǎn)品的智能與否。

　　1.過充保護

　　鋰電池過充保護是用電源管理芯片去檢測電壓實現(xiàn)的，芯片內(nèi)部在基準設置狀態(tài)下(手機鋰電池一般為3.5V)。當基準慢慢上升，當上升到VSS-VDD設計值時，這時的電壓就是保護過充關斷電壓，通過邏輯關系輸出低或者高電平來控制外部控制電路來實現(xiàn)過充保護。當電壓緩慢下降時設置VSS-VDD電壓值來取基準值當基準檢測到在設置以下時，這是邏輯關系解除過充保護。

　　2.過放保護

　　過放保護電壓是指放電過渡時保護電池的最低電壓，放電到這個電壓點時，保護電路切斷電路，達到保護電池的目的。根據(jù)電池壽命與放電深度的關系及電池電壓與放電率和放電深度關系，結合設備實際負荷，確定電池放電終止電壓，設計電池放電防護電路。

　　3.短路保護

　　短路造成的回路電流一般在額定工作電流的10倍以上，而過電流保護需要延遲約幾十毫秒，直接短路導致的數(shù)十倍額定電流在幾十毫秒內(nèi)也會對電池組的性能產(chǎn)生影響。現(xiàn)有的保護方式有PPTC法，該方法是通過電流產(chǎn)生的熱切斷回路，也需要毫秒級的反應時間，同時增加了回路中的阻抗。也有專用于電池組的短路集成芯片，此芯片應用范圍窄、成本高。

　　4.PTC介紹

　　PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻又稱polyswitch，聚合物自復保險絲(polymer resettable fuse)聚合物自復保險絲由聚合物基體及使其導電的碳黑粒子組成。由于聚合物自復保險絲為導體，其上會有電流通過。當有過電流通過聚合物自復保險絲時，產(chǎn)生的熱量(為I2R)將使其膨脹。從而碳黑粒子將分開、聚合物自復保險絲的電阻將上升。這將促使聚合物自復保險絲更快的產(chǎn)生熱、膨脹得更大，進一步使電阻升高。當溫度達到125°C時，電阻變化顯著，從而使電流明顯減小。此時流過聚合物自復保險絲的小電流足以使其保持在這個溫度和處于高阻狀態(tài)。當故障清除后，聚合物自復保險絲收縮至原來的形狀重新將碳黑粒子聯(lián)結起來，從而降低電阻至具有規(guī)定的保持電流這個水平。

　　了解了移動電源內(nèi)部主要構件，那我們該如何選擇一款優(yōu)質的移動電源呢?