全方位揭秘移动电源内部电路保护设计
品慧电子讯如今智能手机耗电量越来越大，大部分的智能手机电池都不可拆卸，一款容量大携带方便的移动电源就成了人们出门旅行必备的电子产品。但最近移动电源安全事故频出，让消费者与工程师不得不重新审视移动电源的设计与研发，而对于移动电源的内部构造，你又了解多少呢？如今智能手机耗电量越来越大，大部分的智能手机电池都不可拆卸，一款容量大携带方便的移动电源就成了人们出门旅行必备的电子产品。但最近移动电源安全事故频出，让消费者与工程师不得不重新审视移动电源的设计与研发，而对于移动电源的内部构造，你又了解多少呢？一个移动电源通常由外壳、电芯和电路板组成。外壳主要是产品封装，以及实现造型美观、保护等作用，常见为塑胶和金属，一些叫好的产品往往塑胶也是用的防 火材料。电路板主要用于实现电压、电流控制、输入和输出控制，以及其他各项功能。电芯是移动电源中成本最高的组成部分，18650电芯和聚合物电芯是最常 见的两种。除开电芯，移动电源中的电路板也非常重要。对于充电电池，规格书都有安全的充电截止电压和安全放电截止电压，有标定 的额定最大工作电流。移动电源的设计，首先要安全的给聚合物电池充电，因为电池成 本比较高，而且为了系统的安全可靠工作，要有一个充电管理系统。当需要给便携式设备充电时，聚合物电池对外放电，因为便携式设备普遍输入电压为5V，所以 有一个升压5V的系统。不论是充电管理系统还是升压系统，都需要电路板来提供，所以移动电源内部电路板设计得好坏决定了产品的智能与否。
在大量安全事故被媒体曝光后，移动电源的安全性能就成为人们考虑的重要因素。所以工程师们在设计移动电源产品的时候应该在保护模块花费更多心力。那具体到产品内部，它又包括哪些保护模块呢？1. 过充保护锂电池过充保护是用电源管理芯片去检测电压实现的，芯片内部在基准设置状态下（手机锂电池一般为3.5V）。当基准慢慢上升，当上升到VSS-VDD设 计值时，这时的电压就是保护过充关断电压，通过逻辑关系输出低或者高电平来控制外部控制电路来实现过充保护。当电压缓慢下降时设置VSS-VDD电压值来 取基准值当基准检测到在设置以下时，这是逻辑关系解除过充保护。2. 过放保护过放保护电压是指放电过渡时保护电池的最低电压，放电到这个电压点时，保护电路切断电路，达到保护电池的目的。根据电池寿命与放电深度的关系及电池电压 与放电率和放电深度关系，结合设备实际负荷，确定电池放电终止电压，设计电池放电防护电路。3.短路保护短路造成的回路电流一般在额定工作电流的10倍以上，而过电流保护需要延迟约几十毫秒，直接短路导致的数十倍额定电流在几十毫秒内也会对电池组的性能产 生影响。现有的保护方式有PPTC法，该方法是通过电流产生的热切断回路，也需要毫秒级的反应时间，同时增加了回路中的阻抗。也有专用于电池组的短路集成 芯片，此芯片应用范围窄、成本高。4.PTC介绍PTC正温度系数热敏电阻又称 polyswitch，聚合物自复保险丝（polymer resettable fuse）聚合物自复保险丝由聚合物基体及使其导电的碳黑粒子组成。由于聚合物自复保险丝为导体，其上会有电流通过。当有过电流通过聚合物自复保险丝时， 产生的热量（为I2R）将使其膨胀。从而碳黑粒子将分开、聚合物自复保险丝的电阻将上升。这将促使聚合物自复保险丝更快的产生热、膨胀得更大，进一步使电 阻升高。当温度达到125°C时，电阻变化显著，从而使电流明显减小。此时流过聚合物自复保险丝的小电流足以使其保持在这个温度和处于高阻状态。当故障清 除后，聚合物自复保险丝收缩至原来的形状重新将碳黑粒子联结起来，从而降低电阻至具有规定的保持电流这个水平。12下一页> - 第一页：全方位揭秘移动电源内部电路保护设计（1）
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