单电感移动电源设计方案

　　3.电路工作原理分析

　　电路的工作具体原理如下：

　　电路工作分为两个过程，一是外加5V电源对移动电源内置锂电池充电，二是移动电源对外接移动设备充电。

　　工作在第一种过程时，交流适配器或5V电源接在移动电源的Micro USB接口上，VIN为5V电压时，R1与R2分压产生USB信号送入单片机，单片机检测到USB信号后，会将输出EN信号拉低，禁止MT5036工作。MT2011上电后会检测VCC的电压，如果VCC电压在可充电范围内，充电芯片开始工作，对锂电池按照浮充、快速充电、恒压充电的过程开始充电，电感电流由SW到VCC充电。TS信号在默认状态下是高，如果外部电路让TS强行拉低让MT2011停止工作，D2是钳位二极管，可以限制SW电压最低在-0.6V.图2为充电和放电过程信号和输入输出的时序图。

　　图2电路图中控制与时序关系。

　　工作在第二个过程时，没有交流适配器连接在USB2.0口连接被充电设备。即MT5036的VOUT只与被充电设备相连。电路会检测到便携设备是否连接在USB2.0端口，若插入设备或按启动按钮就会启动MT5036，对设备进行充电。电路中VCC通过R24(100K)与VOUT相连。

　　在移动电源输出端口不连接设备时，VOUT电压等于VCC电压，此时MT5036的EN信号为低，芯片不工作。当设备插入时，VOUT被设备瞬间拉低，单片机检测到VOUT变低的瞬间降低，可以判断设备已接入，将EN信号拉高，使能MT5036工作，对设备充电。当EN变高，STAT信号就被强制拉低，这时可以禁止MT2011工作，保证充放电芯片最多一个工作。

　　MT5036工作时，电感电流由VCC到SW.R9为下拉电阻，保证由于某种原因EN悬空时，EN引脚可以接地，MT5036不会误工作。R7与R8为FB的分压电阻，通过这两个电阻来设置MT5036的VOUT电压。C9、C10、C11为输出储能电容，BOOST电路电感往输出端电流不连续，输出电容容量应尽量选大一些，在MT5036芯片中选用2个22uF贴片电容并联。R14，R15为输出电流采样电阻，可以采样MT5036的负载，用来判断过载或者空载情况情况。

　　当AMP信号电压超过过载阈值时，单片机判断为过载，此时将EN拉低，关段MT5036.当AMP信号电压低于0.1A负载阈值时，单片机判断为空载，为防止效率耗散，40s后也将EN拉低，关段MT5036.

　　输出电压与分压电阻关系为：

　　当移动电源工作于充电过程中，SW是VIN和GND的方波信号，VBAT引脚是MT5036的内部供电引脚，此时VBAT引脚如果为电池电压，此时会出现内部漏电情况，可能会造成MT5036的损坏。由图1(a)可看出，电源适配器5V输入端(VIN)和锂电池输出端(VCC)均通过二极管连接到MT5036的VBAT引脚。这样做可以防止芯片内部漏电的情况。加入这两个二极管后，MT5036的供电引脚会选取电压大的一侧作为供电电源，可以保证内部MOS管有效关段。二极管类型最好选取肖特基二极管。

　　单片机在移动电源中起调节工作模式和保护的功能。单片机7号脚的SW1是移动电源输出的开关。开关按下时，会拉高EN信号，使MT5036工作。4个LED灯用来显示行动电源当前电量和充放电状态。SW1开关还可以通过长按让移动电源手电筒功能打开。

　　4.实验结果与分析

　　本文提出了一款单电感高效率移动电源设计方案已经普遍应用于市面上的移动电源中。使用1盎司铜厚双层板PCB指标已能达到使用要求。

　　随电池电压可变的占空比可以保持系统在输入输出范围内工作都是稳定的，如图3所示。SW占空比可以保持D=VOUT/VIN.整个系统是稳定的

　　图3.充电状态不同电池电压的SW状态。

　　图4.放电状态负载跳变时对输出电压的影响。