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。