隨著3G移動互聯網和智能終端的日益普及，隨身可攜帶移動式電子產品越來越多、越來越普及。大屏幕智能手機、平板電腦、筆記本電腦、數碼相機等便攜式電子產品一般都使用可充電的鋰離子供電，但是當電池沒電時，就無法使用了。目前數碼產品功能日益多樣化，使用也更加頻繁，如何延長移動電子產品使用時間，發揮其最大功用的問題就尤為重要了。為了保證外出時能讓電子產品隨時擁有充足的電能，一些用戶開始選擇移動電源給電子產品充電川。移動電源可以看成一種集儲電、供電和充電功能于一體的便攜電池充電器，可以給手機、平板電腦、相機等數碼產品隨時隨地充電或待機供電，對移動電源的研究和開發也越來越多。移動電源技術可以說是固定電源技術的一種延伸和發展，本文結合充電器及單片機設計技術提出了一種移動電源的設計方案。

1移動電源基本架構及關鍵技術

移動電源是一種采用可充電電池作為儲電單元，通過升壓或者降壓的方式輸出能量，可以通過用電器直流電源輸入接口直接對用電器供電或者充電，以達到為便攜式電子產品續航的目的。移動電源的基本構成一般由可充電電池、升壓或降壓電路、充電管理電路、電池保護電路、控制電路等組成，基本架構示意圖如圖1所示。

從移動電源的基本構架上看，可以把移動電源的結構簡化為電池和電路保護板。電池的材料、體積、容量等都直接影響移動電源的質量。目前手機等隨身攜帶的電子產品移動電源的電芯多為聚合物電池。新一代的聚合物電池的聚合物化程度很高，所以可做到面積任意化和形狀任意化、薄形化。而且．聚合物電池的單位能量比一般鋰電池的單位能量提高了50％．其容量、安全性、充放電特性、工作環境、使用壽命以及環保性能等方面都較一般鋰電池有大幅度的改善。電路保護板是移動電源的主要電路設計．對移動電源的性能及安全性的影響很大。該電路板主要功能是實現對電池的充電、放電管理，以及對電池的保護。如果失去了對電池的保護，移動電源將成為隨時會燃爆的手雷。移動電源使用的電池電壓一般都在2．7～4．2 V，電壓隨著電量的下降而下降，而2．7～4．2 V的電壓是不能直接給其它數碼產品充電或供電的，所以移動電源要向外輸出電能必須有升壓控制電路。由于采用聚合物電池作為移動電源的初始儲能，當儲能用完，就要補充，因此聚合物鋰電池必須有充電控制電路。

2硬件電路設計及關鍵芯片介紹

隨著集成電路技術的飛速發展，電路保護板的各個功能實現有很多方案。根據移動電源的基本架構給出硬件設計框圖如圖2所示。

2.1單片機控制電路設計

SN8P2711A是一個擁有RISC-1ike的高性能和低功耗系統，價格非常便宜，引腳相對較少，廣泛應用于小家電、溫度測量、高端智能型充電器、開關電源等領域。本設計選用SN8P27llA單片機作為移動電源的控制系統。具體電路設計如圖3所示。

該控制電路主要完成采集電壓、控制充放電的工作狀態、電量指示等功能。開關s1實現整個系統的打開與關閉。四個發光二極管用來指示充放電狀態下的電量。P4．0口連接升壓電路輸出端控制信號ON/OFF。控制升壓電路是否輸出到負載。P4.1連接升壓芯片S8355的開關控制端子ON/OFFl，控制芯片進行啟動或者停止升壓工作。P4.2口采集輸出電壓．將接收到的采樣電壓進行AD轉換，檢測輸出負載電壓是否正常。P4.3和P4.4口采集聚合物電池電壓和電流信號，將接收到的采樣電壓進行AD轉換。檢測輸出負載電壓是否正常。P0.0口先檢測外界是否有輸入電壓，然后控制充電電路是否工作。P0.4口作為檢測指示充滿電的信號，當聚合物電池充滿電時，AP5056的STDBY端口輸出低電平信號，送到P0.4口檢測，檢測到低電平，控制P0.0口輸出低電平，從而使AP5056處于休眠狀態，停止充電。由于該單片機采用內部聚合物電池供電，在充放電過程中電壓不穩定，為了保證單片機的供電穩定，采用Xc62063低壓差大電流穩壓器進行穩壓。

2.2電池充電管理電路

充電管理電路采用芯片AP5056，該芯片可以對聚合物鋰電池進行恒流／恒壓充電，外圍只需接極少的元器件，可以適應USB電源和適配器電源工作，非常適用于便攜式應用的領域舊。充電輸出電壓為4.2 V．充電電流可以通過一個外部電阻設置。在恒壓充電階段，當充電電流降至設定值1/10時，AP5056將終止充電循環。其它功能包括輸入電壓掉電自動進入睡眠模式、電壓輸入過低鎖存、芯片使能控制輸人、自動再充電、充放電狀態指示以及電池溫度監控等功能。充電管理電路如圖4所示，CE引腳輸入連接單片機的P0.0端口，當CE為高電平時，AP5056開始工作實現聚合物電池的充電，當CE端為低電平時，AP5056處于休眠狀態，停止充電。STDBY引腳為輸出端，輸出低電平有效，指示電池是否充滿，連接到單片機的P0.4引腳。

2.3 DC—DC升壓電路

升壓電路采用S-8355芯片，S-8355是一種由基準電壓源、振蕩電路、誤差放大器、相位補償電路、PWM控制電路等構成的CMOS升壓DC控制器。通過使用外接低通態電阻N溝道功率MOS，即可適用于需要高效率、高輸出電流的應用電路上，外圍電路如圖5所示。

輸入電壓為聚合物電池供電電壓，晶體管Q1為開關管，電感L1和電容C5組成濾波電路，SD為續流二極管。Q1管的工作狀態受S-8355的EXT端子控制，當EXT為高電平時，Q1飽和導通，BAT+通過Q1給電感L1充電儲能，充電電流幾乎線性增大，SD因承受反壓而截止，濾波電容c5對負載電阻放電；當ExT為低電平時，Q1截止，L1產生感應電動勢，其方向阻止電流的變化，因為與BAT+同方向，兩個電壓相加后通過二極管sD對c5充電。因此，無論Ql和sD的狀態如何，負載電流方向始終不變。只有當L1足夠大時，才能升壓；并且只有當C5足夠大時，輸出電壓的脈動才可能足夠小；當ExT的周期不變時，占空比越大，輸出電壓將越高。電路中FB為電壓調整端，信號取自輸出負反饋穩壓電路，控制升壓芯片達到穩定輸出的目的。升壓電路還包含輸出控制電路，由兩個開關管Q2和Q3構成一個開關控制電路。這個開關電路的控制信號0N/OFF來自單片機的P4.0端子。當P4.0為高電平時，Q3導通，Q2截止，升壓電路的輸出電壓可以輸出到負載，否則輸出與負載斷開。

2.4電池保護電路

該電路主要由鋰電池保護專用集成電路S-8261和控制充放電的MOsFET管等部分組成，電路如圖6所示。在充電過程中，當電池的電壓超過4．35 v時，專用集成電路S-8261的C0腳輸出信號使充電控制Q5截止，鋰電池立即停止充電，從而防止鋰電池因過充電而損壞；放電過程中，當電池電壓降到2.3 v時．S-8261的D0引腳輸出信號使放電控制Q4截止，聚合物鋰電池立即停止放電，以防止聚合物鋰電池過度放電。S-8261的VM引腳為電流檢測端。輸出短路時，Q4、Q5的導通壓降劇增，使得VM引腳電壓立即升高，從而控制s-8261輸出信號使Q4、Q5立即截止，從而實現過電流或短路保護。

2.5采樣反饋穩壓控制電路

采樣反饋穩壓控制電路如圖7所示，其中采樣電路采用電阻分壓方式，運放LM358構成同相比例放大電路，其輸出信號連接到升壓芯片的電壓調整控制端FB，從而控制升壓電路內部調整輸出電壓，達到輸出電源穩定。

3軟件設計

單片機的程序設計要使整個電路穩定有序工作，因此必須考慮各個單元電路的工作原理和整個時序要求。該移動電源的工作原理是：當外接有5 V電源輸入時，單片機控制AP5056給鋰電池充電，此時中斷移動電源輸出模塊；當按鍵1 s鍵人后，電池電壓采樣發送給單片機SN8P27ll經過處理控制LEDl、LED2、LED3、LED4工作；當鍵人3 s后單片機控制升壓電路停止或者開啟電源的輸出，主程序流程圖如圖8所示。

4結語

通過分析移動電源的結構組成及關鍵技術，發現移動電源的性能優劣取決于儲能介質、轉換效率和兼容性，儲能介質由聚合物電池決定，轉換效率取決于電路板設計，輸出方式決定兼容性。本文設計了一款以低功耗的單片機為核心控制系統的Dc-Dc升壓方式的移動電源，各組成單元電路采用目前技術較為成熟的集成芯片，簡化外圍電路的設計。該設計性價比高，攜帶方便，操作簡便，具備一定的兼容性，能為各種智能手機、MP3、MP4、數碼相機等數碼產品提供外置電源。
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