高效率移动电源设计与研究

1、学科分类号 本科生毕业论文(设计)题目（中文）： 高效率移动电源设计与研究（英文）：The Design and Research of high efficiency mobile power supply 学生姓名：叶剑学号：系别：专业：指导教师：起止日期：年 月 日怀化学院本科毕业论文(设计)诚信声明作者郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。对论文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确的方式标明。本声明的法律结果由作者承担。本科毕

2、业论文（设计）作者签名：年 月 日20目录1 绪论11.1 本课题研究背景11.2 本课题研究的目的和意义21.3 本课题研究的总体思路21.4 本课题研究的主要任务22 移动电源的研究和分析32.1 移动电源的定义32.2 移动电源的适用范围32.3 移动电源的工作原理42.3.1移动电源的电芯4 2.3.2升压系统 5 2.3.4 电池管理系统 53硬件系统电路设计63.1 ZS6366芯片介绍 63.2硬件设计 11 4 电路总结 154.1充电管理 154.2升压功能 164.3 保护功能 174.4 电池电量智能显示功能 184.5 手电筒功能184.6 系统其他控制功能 184.7

3、 硬件电路元件清单 17 5 电路测试 186 结论与展望18 7 结束语 19致 谢19参考文献20高效率移动电源的设计与研究n 摘 要截止2014年5月，中国智能手机用户数已达到3.52亿人。这充分表明了智能手机已经成为我们日常生活中必不可少的工具。我们拨打电话，听歌、上网、看电影、导航、记事等等都需要用到它，尤其在目前3G和wifi等畅通的网络环境下，智能手机俨然已经成为了生活中的“万能侠”。不过就是这样的“万能侠”也有着致命的弱点：就是“电量不足”，这也是智能手机高速发展至今的一个技术瓶颈，而移动电源的出现恰恰成智能手机的最佳后盾。目前不少智能手机的用户，都会配备一个移动电源，以备不时

4、之需。本文主要完成对移动电源进行硬件。硬件部分，本设计采用ZS6366移动电源专用管理IC，集成了锂电池充电管理，DC-DC升压限流，电池电量显示，LED手电筒状态及按键控制为一体的便携式电源管理IC。n 关键词移动电源 ; ZS6366The Design and Research of high efficiency mobile power supplyn AbstractAs of March 2014, the number of smart phone users in China has reached 352 million . This fully shows that th

5、e smart phone has become an indispensable tool in our daily lives. Call, listening to music, Internet, watching movies, navigation, Notepad, etc. need to use it, especially in 3G and wifi open network environment, the smartphone seems to have become a life Getter Robo. But is this Mazinger has a fat

6、al weakness: low battery , which is the smartphone rapid development of a technical bottleneck since precisely the emergence of mobile power into the best smartphone backing. At present many smartphone users, will be equipped with a mobile power, to prepare for contingencies.This thesis completed th

7、e hardware and software design of mobile power. n Key wordsMobile power supply ; the ZS6366n 1绪论n 1.1 本课题研究背景随着全球经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，随身携带式的电子产品也越来越多，如笔记本电脑、平板电脑、手机、数码相机、摄像机、便携式DVD、PDA、MP3、MP4、GPS、保暖设备、医疗保健设备等。它们都要用到电池，但这些设备的原配电池都会因为电池容量低而不能满足设备的正常使用时间。当出差或旅游时又是这些设备的工作高峰期，经常在关键时刻电池没有电了，特别是在手机正在打电话时，数

8、码相机正在拍照时，PSP游戏机玩的正起劲时，PDA正在工作时等等，让您感觉很无奈和无助。而您也不可能把每种设备都配一个备用电池，不但成本高而且也不方便。基于此，为了解决人们的这种烦恼问题，移动电源应运而生。移动电源最早出现在2001年的CES展览上，那时只是在CES沙摊馆的一地摊似的展览位上，是一个留学生用几节AA电池再带一个控制电路而拼凑起来的。当时这个不起眼的东西，因它能在任何地方给数码产品充电而引起许多参展商的关注。被探子们发现后，许多人士跟风而上，大有要把盏这个新产品-移动电源大炒一把之势。移动电源概念是随着2012年数码产品的普及和快速增长而发展起来的，其定义就是方便易携带的大容量随

9、身电源。从2012年起数码产品功能日益多样化，使用也更加频繁，如何提高数码产品使用时间,发挥其最大功用的问题就凸显重要了。移动电源，就是针对并解决这一问题的最佳方案。拥有一块电源,就可以在移动状态中随时随地为多种数码产品提供电能(供电或充电)。移动电源一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以给手机等数码设备随时随地充电或待机供电。一般由锂电芯或者干电池作为储电单元。区别于产品内部配置的电池，也叫外挂电池。一般配备多种电源转接头， 通常具有大容量、多用途、体积小、寿命长和安全可靠等特点，是可随时随地为手机、数码相机、MP3 、 MP4 、PDA 、掌上电脑、掌上游戏机等多种数码产品供电或待

10、机充电的功能产品。移动电源的安全性也是一直以来受到人们重视的问题，然而在市场杂乱无章的情况下移动电源的不安全因素也是越来越多的。移动电源一定要具备：短路、过充、过放、恒流、恒压等保护措施，还应有高性能电源管理技术。n 1.2 本课题研究的目的与意义锂离子电池是一种应用广泛的可充电电池，它具有单体工作电压高、体积小、重量轻、能量密度高、循环使用寿命长，可在较短时间内快速充足电以及允许放电温度范围宽等优点。此外，锂离子电池还有自放电电流小、无记忆效应和无环境污染等优点。但是，锂电池也是极其脆弱的，对锂电池过充、过放、过电流及短路都会对其造成不可逆转的损害。因此，我们需要对其充放电过程进行全面的保护

11、。有了移动电源可以解决众多移动设备的电源供给问题，从而彻底解决缺电之苦，使工作和旅游无忧无虑。市面上有的产品容量高，单机容量可达14000mAh到20000mAh，智能电量指示，一般采用聚合物锂离子电芯，广泛用于5V的设备。n 1.3 本课题研究的总体思路锂电池一般不宜采用全过程恒流充电方式，用开关方式对电池进行涓流/恒流/恒压三段式充电。当电池电压低于3V 时进行涓流充电。当电池电压高于3V 时进行恒流充电；当电池电压接近4.2V 时进行恒压充电，此时充电电流开始逐渐减小，当电流减小到恒流充电电流的1/10 时，4 个LED 灯全部常亮，指示电池已经充饱。充饱时，芯片可选择电流进一步减小到零

12、，电压系统中设计有完备的过流过压保护，避免因电池过度充电而损坏，并且充电器采用模块式结构和USB接口，可对手机、MP3、摄像机等多种数码产品充电。文中介绍设计的移动电源，与普通的手机充电器相比，它的特殊之处除了智能充电管理外，充分利用升压电路的智能性，设有完备的电压电流检测保护电路，并通过LED显示电路的状态，以LED的亮灭变化表示电池电量。还具备手电筒功能，这种便捷的移动电源几乎可以在任何地方补充电力，从而获得通信的自由。n 1.4 本课题研究的主要任务结合系统设计的总体思路和任务要求，我设计了一种基于多功能高性能的移动电源。查阅相关资料，完成系统整体电路设计，并完成调试。在预期的时间内，满

13、足系统的要求。具备充电电路使用降压方式，放电电路可使用升压方式，带有电量指示，对电池有防止过充、过放及输出断路等保护，适用于手机便携充电，成本低、实用性较强、体积小和续航能力强等特点。n 2 移动电源的研究和分析n 2.1 移动电源的定义移动电源一种集储电、供电和充电功能于一体的便携电池充电器。可以给手机、平板电脑、相机等数码设备随时随地充电或待机供电。有于技术不段发展，新的功能应用也逐步增加，如LED照明。太阳能电池技术的融合等一般由锂电芯电池、太阳能电池或者干电池作为储电单元。区别于产品内部配置的电池，移动电源，也叫“外挂电池”、“外置电池”、“后备电池”、“数码充电伴侣”、“充电棒”、“

14、充电宝”，由于适应多种产品所以一般配备多种电源充电转接头，通常具有大容量、多用途、体积小、寿命长和安全可靠等特点，是可随时随地为手机、MP3、MP4、PDA、掌上电脑、掌上游戏机等多种数码产品供电或待机充电的功能产品。n 2.2 移动电源适用范围 随着全球经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，随身携带式的电子产品也越来越多。1、通用性如笔记本电脑、平板电脑、手机、数码相机、摄像机、便携式DVD、PDA、MP3、MP4、GPS、保暖设备、医疗保健设备等。2、实用性电子设备的原配电池都会因为电池容量低而不能满足设备的正常使用时间。当出差或旅游时又是这些设备的工作高峰期，经常在关键时刻电池没有电了

15、，特别是在手机正在打电话时，数码相机正在拍照时，PSP游戏机玩的正起劲时，PDA正在工作时等等，让您感觉很无奈和无助。移动电源可以解决众多移动设备的电源供给问题，从而彻底解决缺电之苦。移动电源应运而生。此时移动电源能解决你的烦恼。3、移动性移动电源的移动性是指产品能在移动状态下（例如旅游，开会，充电器不在身边或不方便充电情况下）发挥其功用，即在任何地点、任何时间不受局限地给数码产品供电或充电，真实地给人以踏实感，使生活和工作品质得以提升。n 2.3 移动电源工作原理 储电介质一般采用锂电电芯，因为锂电电芯体积相对小巧，容量大，市场流通广，价格适中，被广泛用于数码产品。锂电的电压在2.7-4.2

16、V之间，电压随着电量的下降而下降。而2.7-4.2V的电压是不能直接给其它数码产品充电的，因为数码产品的锂电电压也是2.7-4.2V,同电位的电压之间是不能充电的。所以移动电源向外输出电能是必须要有升压系统，把2.7-4.2V的锂电电压升压到5V，这样就可以给其它数码产品充电了。当然，移动电源不是一次性设备，它可以反复使用数百次以上。所以当移动电源电能使用完后，我们必须给移动电源充电。其原理和给手机充电一样。连接到5V的USB电脑接口或USB充电器上即可给移动电源充电。所以移动电源内部还必须有充电管理系统。充电管理系统能根据锂电的电压，自动调节充电电流。过程有：预充，恒压充电，和充电等。电 池

17、升压系统充电管理5V USB输出5V充电器图2.1移动电源工作原理示意图如图2.1所示为移动电源工作原理示意图。移动电源是由三个部分组成，电芯部分、电路部分（升压系统和充电管理系统）和外壳部分。下面分别介绍每个组成部分。n 2.3.1 移动电源电芯电芯是移动电源的核心部分，也就是移动电源的电量储存器，其实也是由电池组成。常用的有聚合物锂电、18650锂电、AAA镍氢电池。1. 聚合物锂电池：标准电压3.7 V，形状较多，可定制，具有容量大，物美价廉，应用广泛，如：手机，MP4，便携音箱。聚合物锂电池是一种在结构上采用铝塑软包装的锂离子电芯，它比金属外壳的电芯更安全，工作时不会出现高危的安全隐患

18、。其电量密度高，厚度更小，重量更轻，而容量却很大，很多手机电池也是采用聚合物电芯制成。其内阻小，甚至低于35m，极大的减少了电池的自耗电，使得电量的利用率更高。另外，其形状可以定制，根据外壳的外观量身定做，很多外观小巧的移动电源都是采用软包装电芯。2. 18650锂电：标准电压3.7V，具有体积小，容量大，主要用在笔记本电脑等高端产品。18650是一种钢铝壳电芯，其技术各方面都比较成熟。18650电芯是直径为18mm，高度为65mm的圆柱型电池，其容量通常在 2000-3000mAh之间。市面上大部分移动电源里使用的18650电芯都是采用钴酸锂为正极材料的电芯，其单节标称电压为3.7V，充电电

19、压为 4.2V。这种电芯相较于以前的镍氢、镍镉电池电量容量更大，寿命也更长，充放电的循环次数可达到500次以上，而且安全系数更高，无毒且环保。3. AAA 镍氢电池：标准电压1.2V 。容量相对较小。应该广泛，家用电器，玩家的等。n 2.3.2 升压系统：升压主流技术基本采用DC to DC 的升压方式。国内技术转换效率普遍低，一般在50-70%。台湾的在75-80%。美国的相对会高些。也有降压方案的，效率比较高，但对电芯的一致性要求高，所以几乎很少采用。根据产品转换效率计算电源输出电量：以5000mAh移动电源为例：实际输出容量=（移动电源容量5000mAhx3.7Vx转化率85%）/5V=

20、3145mAhn 2.3.3 充电管理系统：目前国内充电管理系统比较成熟，智能IC监控整个充电过程。主流管理IC 有PT4056，PX40等。充电时间5000mA/h 大约8小时。过快充对电池的寿命有不良影响。外壳：1.塑胶壳：一般移动电源均以ABS/PC料为主。2.金属壳：航空铝外壳等。n 3 系统硬件电路设计 本方案采用的核心芯片是ZS6366。n 3.1 ZS6366芯片介绍ZS6366即是一款应用于移动电源，集成了开关锂电池充电管理、同步升压输出限流、电池电量检测显示、LED手电筒及按键控制为一体的便携式电源管理IC。ZS6366是以开关方式进行充电，集成了锂电池充电IC的全部功能，包

21、括涓流充电，恒流充电和恒压充电全过程的充电方式。在性能上，浮充电压精度在全温度范围可达1%，并且具有充电电流温度低，充电效率高等优点，配合适当的外围器件可以达到2A甚至更高的充电电流。DC/DC升压功能是它的另一个功能特点， DC-DC升压可达到1%的精度，可以提供高达90%以上的升压转换效率，同时具有精确的升压限流功能。ZS6366 配置了4个LED恒流驱动端口，智能显示电池电量，芯片内置逻辑锁定功能，防止电量指示的状态不稳，同时集成了电池真实电压追踪技术，跟踪电芯内部真实电量，防止充放电造成的电压偏差。另外，ZS6366具有多重保护设计，包括负载过流保护、短路保护、软启动保护等，同时芯片端

22、口设计了高性能的ESD保护电路，使得该款芯片具有极好的安全性和可靠性。电池放电在2.9V时关断，有效保护和延长电池充放次数和寿命。该款芯片在电池供电的情况下，关闭系统后的静态电流低于30uA，大大降低了静态功耗，有效的延长了电池的使用时间。充电和升压过程中对电池内阻进行了电流跟随补偿，有效的弥补了由于电池内阻造成的电池电量采样有较大误差的问题，使得显示的电量更精确。在充电状态下，如果输出USB同时接了负载，ZS6366的动态路径调整功能会智能分配输入电流优先提供给负载，如果负载电流增大，则会自动关闭充电，待负载充电电流逐渐减小到一定值时再打开电池充电，有效地限制了输入电流，防止损坏供电的适配器

23、或者USB。同时也可以通过按键切换充电或放电。软启动功能避免了启动升压时大电流对开关MOS管的冲击，有效的保护了外围器件。电池电量显示以及升压电路可通过手动开关灵活控制。短按手动开关就可以启动升压，如果是电源适配器掉电，芯片系统可自动启动升压系统，无需再按手动开关。电量显示灯亮起后，8秒钟左右将自动熄灭，如果想提前熄灭电量显示灯，可直接短按开关，灯会马上熄灭。在升压状态下，长按手动开关两秒钟，马上关闭升压系统。 ZS6366主要特点：外围电路简单;高输入电压10V;待机电流26uA;电池2.9V 过放保护;高精度电流采样;软启动功能; LED 手电筒功能;涓流/恒流/恒压三段式充电;充电浮充电

24、压精度1%;动态路径电流调整功能;输入电源掉电电池自动升压供电;IC单升压效率高达94%;除去前后端限流检测控制电路损耗系统升压效率高达92%;升压限流输出功能;负载过流及短路保护;USB 输入过压保护;按键切换充放电功能;空载检测关断功能;精确逻辑控制的四格电量显示;先进的电池真实电压追踪技术。ZS6366采用同步降压方式来对锂电池进行充电，此做法的好处是可以将转换效率提升至90%以上，并且能很好地规避线性管理IC的温度高、电流无法做大的问题。而在充电功能、升压功能及保护功能上都做了非常好的优化，在做到快速充电的同时，提高了可靠性，降低了成本。图3.1为基于ZS6366的典型应用方案的系统框

25、图，图3.2为充电过程中的状态转换示意，图3.3是一个典型应用的电路图。图3.4为ZS6366充放电效率图，图3.5为ZS6366引脚排列图。图3.1 ZS6366芯片系统框图图3.2 状态转换图图3.3 典型应用电路图图3.4 充放电效率图图3.5 ZS6366引脚排列图n 3.2 硬件设计电路原理图如图3.6所示。PCB图如图3.7所示。图3.6 电路原理图 图3.7 电路PCB图设计参数：VIN 端适配器给内部电池恒流充电电流为1A，系统USB 输出5V，系统USB 输出最大电流为1A。电阻的选择：RS 和RCS 的精度影响采样电流的精度，因此推荐使用1%精度的电阻；对于封装，请根据电阻

26、实际的功率计算，也可以用两个并联的形式分散热量。例如：RS 在升压时流过电流最大为2A，则它最大功耗是220.04=0.16WRFB1 和RFB2 的精度影响输出电压的精度，因此推荐使用1%精度的电阻，如担心虚焊的问题也可考虑RFB1 采样两个电阻并联。电容的选择：CBAT，CSYS，COUT 电容为大电流的滤波电容，要使用钽电容，ESR 要控制在0.3 以内，针对1A系统推荐使用47uF 的容值，在成本允许的条件下，增大CSYS 会使系统更加稳定；如果对升压输出纹波要求不高，也可略微减小COUT；如果针对更大电流系统，推荐将电容相应增大。请不要随意将钽电容改为瓷片电容，在补偿不当情况下会造成

27、环路不稳定。体积允许情况下可替换成相应或更大容值的电解电容。任何情况下，选择质量较差的电容都会引起整个系统性能下降甚至无法正常工作，所以请慎重选择电容。U1(PMOS) ,U2(NMOS)的选择：对于U1(PMOS)和U2(NMOS)，因为他们工作在开关条件下，要考虑他们的导通电阻和寄生电容，导通电阻小，直流损耗小；寄生电容小，开关损耗小；然而这两个量恰恰是矛盾的，即导通电阻越小，往往寄生电容越大，因此要采取折中的办法选取。针对1A 的系统推荐使用导通电阻约为50m 或更小，寄生电容小于600pF 的管子。请慎重选择MOS，因为它之间影响系统的性能和寿命。U3,U4(PMOS)的选择：对于U3

28、 和U4，因为他们工作在直流条件下，因此只需考虑导通电阻足够小即可，推荐使用导通电阻小于40m 的管子。电感L1 的选择：对于1A 充电1A 升压的系统，推荐使用4.7uH 的电感，如果针对更大的电流，如1.5A 或2A，可以使用3.3uH 或2.2uH 的电感，注意最高频率尽量控制不要超过1.5MHz。电感最好使用屏蔽电感，这样会对布板和生产的要求降低。非屏蔽的电感会产生电磁场，电感绕线的方向会改变磁场的方向，干扰芯片的环路。如果一定要使用非屏蔽电感，需要SNS 和BAT 走线尽量远离电感，同时保证电感绕线方向是一致的，如果无法保证，则电感两个方向都要经过一定的实验和试产，以验证板子的可靠性

29、才可进行大批量生产。升压带载测试：因为芯片增加了两级短路保护，所以对升压带载测试时有一定要求：如果USB 接大电容负载（某些型号的负载仪电容非常大），有可能误判短路保护，如果一定要用这种情况，可以在SYS 到USB+端串接一个5K 左右电阻。用电压源模拟电池时，各种型号电源的瞬态响应不同，电源线的阻抗也可能比较大，在升压带CC 或CR 负载或者带载启动时，也有可能出现短路保护的情况，带CV 负载不会出现这种情况。实际应用时，由于接的是电池，CC 或CR 的情况会改善，CV 仍然不会有问题。一般便携设备输入电容都比较小，同时它们会检测输入电压，如果输入电压不够时不会充电，因此表现的是类似CV 的

30、特性，所以实际移动电源成品给便携设备充电时不会出现误判短路的情况。如果确实需要带这种负载，可以接CTR改善带载情况，推荐取值10nF，取100nF 带载效果会更优，但是短路保护效果会变差，建议谨慎使用，更大的取值强烈不推荐。PCB布板注意事项大电流回路大电流回路指开关时走大电流的器件和走线，在此系统中由U1U4，L1，RS，RCS，CBAT，CSYS，COUT 及他们之间的连线构成，他们的布线要尽量宽和短，高频开关（电流不连续）通路千万不能过通孔，及CBAT，CSYS，U1，U2，L1，RS 必须在PCB 的同一面，且要放在一起。SYS 和PGNDZS6366 的SYS 和PGND 引脚分别是

31、芯片驱动部分的电源和地，在开关工作时会有瞬间大电流流入和流出，因此布板时CSYS 要尽量靠近芯片的SYS 和PGND，SYS 和PGND 分别单独抽头引线到CSYS的正端和负端，中间不能穿过大电流回路，布线尽量宽和短，尽量不要过通孔。AGNDZS6366 的AGND 是芯片及系统的模拟地，小信号部分都要引到这个地，如：CTAP/CVDL/RFB2 的负端，之后模拟地要单独引线到CSYS 的负端，中间不能穿过大电流回路。AGND 要远离高频信号线，如PGATE，NGATE，SW 等。SNS 和BATSNS 和BAT 采样充电电流，要从RS 正负端单独引线并行到芯片，中间不能引线到其它部分。SNS

32、 和BAT 要远离高频信号线或通过地线隔离，如PGATE，NGATE，SW 等。CS 和CSNCS 和CSN 采样负载电流，要从RCS 单独引线，具体与SNS 和BAT 同理。CLM 和CSREFCLM 和CSREF 是模拟弱信号，要远离高频信号。其它说明（1） RFB1 正端要从COUT 正端节点引出（2） RLED 正端要从CSYS 正端节点引出（3） RFB1，RFB2，RVDL，CVDL，R4，CRCS，要靠近芯片（4） RGND 靠近CSYS 负端（5） R3 靠近RCS 负端（6） 芯片整体部分以模拟信号为主，因此尽量远离开关节点，若无法远离，请以地线隔离为佳n 4 电路总结n 4

33、.1 充电管理（1） 充电功能ZS6366 用开关方式对电池进行涓流/恒流/恒压三段式充电。当电池电压低于3V 时进行涓流充电；当电池电压高于3V 时进行恒流充电；当电池电压接近4.2V 时进行恒压充电，此时充电电流开始逐渐减小，当电流减小到恒流充电电流的1/10 时，4 个LED 灯全部常亮，指示电池已经充饱。充饱时，芯片可选择电流进一步减小到零，维持浮充电压；或者终止充电，等待电池电压降低到一定电压(VRECHG)时进行复充(Recharge)。（2）充电电流设定对电池充电的电流大小由芯片的SNS 引脚和BAT 引脚之间的采样电阻RS 来设定。恒流充电电流ICharge由下式决定：涓流充电

34、电流为ICharge 的1/8，充饱判断电流为ICharge 的1/10。（3）充电软启动功能当电池直接进入恒流充电时，ZS6366 会控制充电电流逐渐增大到设定值，避免了瞬间大电流冲击引起的各种问题。（4） 动态路径调整功能ZS6366 具有动态路径调整功能，保证了USB 端负载的优先供电。如果充电过程中，输出USB 同时带有负载，ZS6366 会控制系统给电池充电同时供电给负载；如果VCCS3.7mV，ZS6366 会控制系统优先供电给负载，同时逐渐减小充电电流直到不充电，让全部输入电流供给负载，同时达到了输入限流的效果，如果VCCS3.2mV，芯片会控制恢复充电。（5） 按键检测功能当移

35、动电源充电时，短按按键，芯片会控制关闭充电，检测是否有便携设备接在USB 口，如果有则优先对其供电，如果没有，经过16s 后恢复充电。n 4.2 升压功能ZS6366 具有同步升压功能，可将单节锂电池2.9V 到4.2V 之间的电压升压到5V 输出，给负载供电。电池电压低于2.9V 时，芯片系统将判断为电池电量不足，停止升压。当VIN 电压低于3.3V 时，系统将判断为电源适配器掉电，并启动升压电路。（1）升压限流功能升压时，ZS6366 通过CS 和CSN 检测负载电流，如果负载电流逐渐增加，到达限流值时输出电压会下降，直到不升压（同步整流PMOS常开）。限流值的计算：同时要满足:直观的讲，

36、充电电流和升压电流是相关的，如果充电电流设定为1A，在电池电压最低的情况下升压，升压时最多能输出1A 左右的电流。如果想增大升压输出电流，则充电电流也要相应增加。（2）放电过流保护和短路保护功能负载电流超过限流电流继续增大，当CS 与CSN 两端的压差超过60mV，且维持时间超过1S，则系统启动负载过流保护功能，芯片关闭USB 的输出通路，进入待机状态。（3）升压软启动功能芯片有升压软启动功能，在启动升压时，电流会逐渐增加到最大值，保证系统工作的稳定。（4）空载检测功能当CS 与CSN 两端的压差低于2mV 且持续16s 时，芯片判断外部负载消失，进入待机状态。n 4.3 保护功能（1） 充电

37、USB短路保护当充电时USB 发生短路，芯片会关闭USB 输出，熄灭电量指示灯，同时继续为电池充电；短路解除后，短按按键可以解除短路保护状态，USB 输出打开，电量指示灯亮起，16s 后恢复充电。（2）升压USB 短路保护当电池升压时，USB 发生短路，芯片会关闭升压，进入待机状态；短按按键可以解除短路保护状态。（3） 二级短路保护在某些极限状态下发生USB 短路，芯片检测不到短路状态，但仍然可以关闭USB 输出，短路解除后会自动恢复原来状态，保护器件不被损坏，电池端也不会出现大电流，保护IC 不会保护。（4） USB 过压保护输入电压过高，超过6V 时，芯片会控制关闭USB 输出，防止接在U

38、SB 的便携设备因为过压而损坏，指示灯闪烁，提示输入电压异常，充电仍然正常进行。输入电压正常后状态解除。n 4.4 电池电量智能显示功能ZS6366 可以恒流驱动4 路LED 灯，每路电流为2.5mA，以LED 灯的亮灭变化表示电池电量。（1） 电池充电显示电池电压电量LED025LED050LED075LED100频率3.70V0%25%闪烁灭灭灭1Hz3.70V3.82V25%50%常亮闪烁灭灭1Hz3.82V4.03V50%75%常亮常亮闪烁灭1Hz4.03V4.2V75%100%常亮常亮常亮闪烁1Hz4.2V100%常亮常亮常亮常亮（2）电池放电显示电池电压电量LED025LED050

39、LED075LED100频率4.03V75%100%常亮常亮常亮常亮3.82V4.03V50%75%常亮常亮常亮灭3.70V3.82V25%50%常亮常亮灭灭2.95V3.70V1%25%常亮灭灭灭2.95V1%闪烁4s灭灭灭灭4Hzn 4.5 手电筒功能长按按键可以控制WLED引脚切换高低电平，驱动外部MOS点亮或关闭手电筒。如果不需要此功能，也可将WLED脚接地屏蔽此功能。n 4.6 系统其他控制功能当一个灯以4Hz 频率开始闪烁时，表示系统内部电池电量不足（即电池电压已经低于2.9V），需要充电，这时升压系统已经关闭，LED 灯闪烁4 秒钟后，系统进入待机状态。在无电源的情况下，短按按键

40、，启动5V 升压系统给负载供电，同时LED 灯显示当前电量，维持时间约为8 秒钟，之后LED 灯自动关闭，如果在8 秒钟内灯没有熄灭的时候再一次短按手动开关，则灯会马上关闭。n 4.7硬件电路元件清单系统硬件电路元件清单如表4.7.1所示。表4.7.1 硬件电路元件清单器件值元件名标号封装属性数量NMOSFETMOS管2N7002sot-23NMOSFET147uF电容CBAT, CSYS3528CAP321uF电容CCTR0805CAP0110uF电容CIN1206CAP0147uF电容COUT0805CAP0110nF电容CREF, CTAP0805CAP0210nF电容CSNSRC060

41、3CAP1100nF电容CVDL0805CAP01LED1 1LED灯D1, D2, D3, D40805AKLED1 14DIODE1 1二极管DWLEDDIODE0.2DIODE1 11ZS6366ZS6366IC1ssop-24ZS63661JP2插针JP, JP1SIP2JP222.2uH电感L1INDM122122X70NINDUCTOR 11USBUSB端口OUTUSBfCON41PMOSFETMOS管P2SOT-23PMOSFET1ZS3400ZS3400Q1, Q2sot-23NMOSFET20R/NC电阻R435v0805RES2 111K/NC电阻RCLM0805RES2

42、1118电阻RCS1206RES2 11300K电阻RFB10805RES2 11120K电阻RFB20805RES2 11270k电阻RHOFF0805RES2 111K电阻RLED, RPEF0805RES2 1251电阻RLOFF, RWLED0805RES2 1210m电阻RS0603RES2 1110电阻RSNSRC0805RES2 11SW TAP开关S1SW/4/SMT2SW-PB1ZS8205ZS8205U1ssop-6ZS82051ZS4053ZS4053U2WSSOP-8ZS40531USBUSB端口VCCUSBfootHeader 51n 5 电路测试到此，本文已完成基于ZS6366的移动电源系统的整体设计。电池电量显示：用4个发光LED灯显示。USB过压保护功能，输入电压过高，超过6V时，芯片控制关闭USB输出手持便携设备体积小：所用的器件封装都很小，均采用贴片封装 移动电源的本章节将就已设计好的系统进行系统调试和实际模拟测试。通过系统调试和模拟测试，本系统能够完成任务书要求。所以，本系统是一个合格的移动电源系统。n 6 结论与展望本系统可以有以下几项改进： (1)可以增加温度检测。充电的时候，系统会产生热量，在有些特殊条件下，热量的增加，会给系统带来不稳定性。温度检测可以有如下方法： 用热敏电阻，根据热敏电阻阻值的变化，