2013移動(dòng)電源原理圖應(yīng)用FH454M

1、 FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明簡介隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，隨身攜帶式的電子產(chǎn)品也越來越多，如筆記本計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、可攜式DVD、PDA、MP3、MP4、GPS、保暖設(shè)備、醫(yī)療保健設(shè)備等。它們都要用到電池，但這些設(shè)備的原配電池都會(huì)因?yàn)殡姵厝莩实投荒軡M足設(shè)備的正常使用時(shí)間。當(dāng)出產(chǎn)或旅游時(shí)又是這些設(shè)備的工作高峰期，經(jīng)常在關(guān)鍵時(shí)刻電池沒有電了，特別是在手機(jī)正在打電話時(shí)，數(shù)碼相機(jī)正在拍照時(shí)，PSP游戲機(jī)玩的正起勁時(shí)，PDA正在工作時(shí)等等，讓您感覺很無奈和無助。而您也不可能把每種設(shè)備都配一個(gè)備用電池，不但成木高而且也不方便?；诖?，為解決人們的這

2、種煩惱問題，移動(dòng)電源應(yīng)用而生。有了移動(dòng)電源可以解決眾多移動(dòng)設(shè)備的電源供給問題，從而徹底解決缺電之苦，使工作和旅游無憂無慮。FH454M專用移動(dòng)電源管理IC,為移動(dòng)電源的開開發(fā)，提供了極大的便利，現(xiàn)介紹如下。移動(dòng)電源主要特征基本特征工作電壓：2.7VS.5VfsYS=7.5MHz系統(tǒng)時(shí)鐘：HIRC30MHz/1/64Flash程序存儲(chǔ)器:2Kx16RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器:128xSEEPROM存儲(chǔ)器：64x8ADC12-bitx816-bitSTMx110-bitPTMx1（提供含死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)式PWM輸出）OCP功能OVP功能移動(dòng)電源主要特征使用鋰聚合物電池，容雖為3.7V/3000mAh鋰電池并聯(lián)

3、2顆，總共3.7V/6000mAli輸入/輸岀-輸入插座為USBMim-B.輸入電壓5V-輸出插座為USBA.輸出電壓5V、最大輸出電流為21A工作溫度范圍-充電工作溫度范圍：0+40。C（電池規(guī)格）-放電工作溫度范圍：20+60C（電池規(guī)格）自動(dòng)偵測(cè)足否有負(fù)載接上白動(dòng)偵測(cè)定否有充電器接上靜態(tài)耗電：7g放電轉(zhuǎn)換效率最高91.13%5V/700mA保護(hù)機(jī)制-放電時(shí)電池端過放電流保護(hù)-充電時(shí)輸入端過電壓保護(hù)，電池端過充電流保護(hù)-電池溫度保護(hù)涓電流充電-電池電壓彳氐于3.0V-定電流100mA定電流充電一電池電壓：3.0V-4.2V-定電流1500mA定電壓充電-定電壓：4.2V-充電電流低于50m

4、A時(shí)停止充電定電壓放電-定電壓：5V-電池電壓低于3.0V停止放電-輸出端最大輸出電流2.1A硬件方塊圖硬件方塊圖FlashROM2Kx16RAM128x8EEPROM64x8OVPlime-30MHzPTMOCPSTMADCFH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明 FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明硬件方塊功能說明主控芯片為FH454MUSB充電PORT此接口可接入計(jì)算機(jī)USB接口或外部電源適配器，給移動(dòng)電源內(nèi)部電池進(jìn)行充電。PMOS管+NMOS管電路此兩個(gè)MOS管對(duì)應(yīng)于FH454M內(nèi)部的互補(bǔ)式PWM輸岀，用于給移動(dòng)電源內(nèi)部電池進(jìn)行充電升壓控制，或放電時(shí)進(jìn)行降壓控制。電感充電時(shí)用于升壓控制，放電時(shí)

5、用于續(xù)流控制。PMOS管用于關(guān)斷電池放電。電池電池為鋰聚合物電池。USB放電PORT接入掌上型設(shè)備，對(duì)設(shè)備進(jìn)行放電。精準(zhǔn)參考電壓源對(duì)內(nèi)部ADC提供參考電壓。LED指不燈用于電雖指示及出借報(bào)警。按鍵用于進(jìn)行電雖測(cè)試或進(jìn)行放電工作。硬件電路及說明HLSS249-DR1S47OHMa10&T0VQ106,1R19-=100W-1I92WK#G1SIDDG2S25205-FH454Mxz電路圖說明外部電源接入喚醒MCU電路當(dāng)USBN有電源接入時(shí)，PA6III低變高，使用外部中斷喚醍MCU進(jìn)入充電工作。輸入/輸出電壓偵測(cè)充電模式可通過此偵測(cè)電路，對(duì)外部電壓進(jìn)行偵測(cè)，當(dāng)外部電壓高于5.5V時(shí)，山碩件強(qiáng)制關(guān)

6、閉PWM輸出，并產(chǎn)生中斷進(jìn)行處理。除此之外，山于輸入電壓來源有可能是一般計(jì)算機(jī)上的USB端口或是墻上變壓器的5V輸出埠，兩種來源的最大電流供應(yīng)能力不同，在充電時(shí)可通過偵測(cè)輸入電壓降低來得知輸入來源電流供應(yīng)能力的極限，進(jìn)而將充電電流固定,不再加大。當(dāng)移動(dòng)電源向外部負(fù)載進(jìn)行放電時(shí)，偵測(cè)電路對(duì)放電電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如圖3,OVP在在FH454M內(nèi)部連接到ADC中，可通過釆樣電壓值，來控制PWM進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。當(dāng)輸出端山重載（例如輸出5V/1.5A）時(shí)，如果負(fù)載忽然拔除時(shí)，此時(shí)輸出電壓一定會(huì)忽然上升，此上升速度要通過軟件調(diào)節(jié)PWM使其下降會(huì)比較慢，故此時(shí)可通過OVP機(jī)制由硬件強(qiáng)制關(guān)閉PWM輸出，并產(chǎn)生中斷進(jìn)

7、行處理。山于一般手機(jī)會(huì)偵測(cè)移動(dòng)電源的輸出電壓高于5V才會(huì)啟動(dòng)手機(jī)充電模式，故輸出電壓可設(shè)定在5.15V,可防止山于手機(jī)充電線線損過大導(dǎo)致啟動(dòng)充電模式失敗的狀況發(fā)生。FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明 #FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明 #FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明OUTHOUTL圖3FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明 FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明P-MOS與NAIOS電路FH454M內(nèi)部PTM可工作于PWM模式，再經(jīng)過死區(qū)時(shí)間插入電路，則可產(chǎn)生含有死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)式的PWM輸出，此PWM輸出為OUTH.OUTL,OUTH控制PMOS、OUTL控制

8、N-MOS=此兩個(gè)MOS在充電時(shí)，用于控制充電電流；在放電時(shí)用于控制放電電壓。充電時(shí)，NMOSJDN的時(shí)間越長，充電功率越大。放電時(shí)，PMOSJDN的時(shí)間越長，放電功率越大。如圖4為含有死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)式的PWM結(jié)構(gòu)圖。PWM1!OUTHIOUTL1nTMPWMjDeadtimeP!1InsertIi._OUTLDeadtimeOUTH(Duty/Period；圖4電感LI的作用充電時(shí)用于續(xù)流：放電時(shí)用于升壓電池電壓檢測(cè)電路電池電壓檢測(cè)電路在充電時(shí)，要進(jìn)行小電流/定電流/定電壓模式的偵測(cè)。在放電時(shí)，若電池電壓過低可不進(jìn)行放電。電池端電流檢測(cè)電路如圖3,OCP腳經(jīng)過內(nèi)部運(yùn)算放大器后輸出到AN8進(jìn)行

9、A/D檢測(cè)。充電模式時(shí)須將0PAMC設(shè)定1,電流檢測(cè)電路主要用于充電電流控制及電池充滿檢測(cè)。放電模式時(shí)須將0PAMC設(shè)定0,電流檢測(cè)電路連接到OCP輸入腳，當(dāng)電流大于SbitDAC設(shè)定值時(shí)，由碩件關(guān)掉PWM進(jìn)行保護(hù)后發(fā)出中斷。放電時(shí)輸出端電流是山電池端電流計(jì)算出來的，以轉(zhuǎn)換效率85%計(jì)算，計(jì)算公式如下：VoUTxIoUT=VfiATTERYxIBATTERYx0S5高亮度LED高亮度LED為手電筒功能，提供使用者有需要時(shí)可將移動(dòng)電源當(dāng)成手電筒來使用。電阻網(wǎng)絡(luò)R15、R16、R17、R18組成的電阻網(wǎng)絡(luò)，主要是用于不同手機(jī)廠牌的應(yīng)用，ill于各家廠牌對(duì)于此電阻網(wǎng)絡(luò)的配置不盡相同，目前得知信息如下

10、：I-phone系列要啟動(dòng)快速充電，D+須提供2.2V.D須提供28VHTC系列手機(jī)要啟動(dòng)快速充電，須將D+與D-短路Holtek0前實(shí)驗(yàn)結(jié)果：將D+與D短路時(shí)，Iphone3GS.I-phone4.I-phone4S可充電LED用于電量指示和報(bào)警按鍵操作&LED動(dòng)作LED動(dòng)作顯示說明黃色LED亮行動(dòng)電源正在使用中按鍵按卜，藍(lán)色LED1亮2秒電池電量低于25%按鍵按卜，藍(lán)色LED1-LED2亮2秒電池電S25%50%按鍵按卜，藍(lán)色LED1-LED3亮2秒電池電S50%75%按鍵按卜，藍(lán)色LED1-LED4亮2秒電池電量75%100%按鍵連續(xù)按超過3秒高亮度LED開啟及關(guān)閉MLED、紅LED、藍(lán)

11、LED同時(shí)以3Hz快速閃爍過電壓/過電流/溫度保護(hù)充電紅色LED亮、藍(lán)色LED1以1Hz閃爍正在對(duì)內(nèi)部電池充電/電池電顯低于25%充電紅色LED亮、藍(lán)色LED1亮.LED2以1Hz閃爍正在對(duì)內(nèi)部電池充電/電池電T：25%-50%充電紅色LED亮、藍(lán)色LED1LED2亮、LED3以1HzW爍正在對(duì)內(nèi)部電池充電/電池電T：50滄75%充電紅色LED亮、藍(lán)色LED1LED3亮、LED4以1HzW爍對(duì)內(nèi)部電池充電/電池電量75%100%充電紅色LED亮、藍(lán)色LED1-LED4亮已充飽電。電池電St100%藍(lán)色LED1以3Hz快速閃爍內(nèi)部電池電壓小于截止電壓,停止放電精準(zhǔn)電壓源精準(zhǔn)電壓源主要是為內(nèi)部AD

12、C及DAC提供電壓基準(zhǔn)。主控MCU主控MCU為FH454M,內(nèi)建PWMwithDeadTime.OVP及OCP保護(hù)電路。按鍵按鍵的作用是啟動(dòng)放電或進(jìn)行電蟄顯示。將PA7設(shè)定為Input_pulllugh模式，如果外部裝置接上時(shí),抽取極小電流就會(huì)將PA7拉Low,來喚醍MCU,山于無法保證每個(gè)外部裝置都能偵測(cè)到，所以當(dāng)按鍵按下時(shí)，除顯示電呈外,也會(huì)將行動(dòng)電源進(jìn)行放電模式，如此一來當(dāng)門動(dòng)偵測(cè)失敗時(shí)，也可通過使用者按按鍵來進(jìn)行放電。溫度偵測(cè)電路溫度偵測(cè)電路主要是對(duì)充電或放電過程中，電池的溫度進(jìn)行偵測(cè)，電池的工作范闈如下：充電工作溫度范闈：0+40C（電池規(guī)格）；放電工作溫度范-20+60C（電池規(guī)格

13、）。當(dāng)電池溫度超出工作范圍時(shí)，進(jìn)行保護(hù)。PMOS開關(guān)此開關(guān)可關(guān)閉電池直接通過PMOS的Bodydiode對(duì)外輸出電壓軟件設(shè)計(jì)流程圖及說明主流程圖圖5電池充電流程圖圖6FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明 FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明電池放電流程圖圖7軟件流程說明軟件流程圖主要包含三部分：主流程圖、充電流程圖、放電流程圖等。主流程圖主流程圖主要是當(dāng)有外部電源接入時(shí)，進(jìn)行充電管理：當(dāng)有外部負(fù)載接入時(shí)，進(jìn)行放電管理。當(dāng)有按鍵按下時(shí)進(jìn)行電呈顯示，按鍵長按3S打開手電筒功能。當(dāng)移動(dòng)電源處于異常狀況時(shí)，進(jìn)行異常處理。并在整個(gè)充電過程中進(jìn)行溫度檢測(cè)，LED掃描輸出。當(dāng)無任何事件發(fā)生時(shí)，則進(jìn)入到省電模式。充電流程圖充電流程圖主要功能為：當(dāng)電池電壓小于3V時(shí)，進(jìn)行涓流(100mA)充電：當(dāng)電池電壓大于3V時(shí)且小于4.2V時(shí)進(jìn)行定電流充電，當(dāng)電池電壓大于4.?V時(shí)，進(jìn)行定電壓充電。當(dāng)充電電流小于80mA時(shí)，則認(rèn)為電池電呈充滿，世位充滿標(biāo)志位。放電流程圖放電主要包括兩部分功能，一部分為放電電壓控制，另一部分為放電電流控制。PCBLayout注意事項(xiàng)1A/D輸入的走線須注總避開PWM與電感的power走線。2電池端的電流偵測(cè)電阻到OCP輸入腳越近越好，電流偵測(cè)電阻下地端需單點(diǎn)接地。3.數(shù)字地與模擬地須分開。4電池端會(huì)有較大電流，走線寬度需注總。FH454M應(yīng)用在移動(dòng)電源上的說明 FH454M應(yīng)