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教你DIY高品質(zhì)移動(dòng)電源,JS想“坑”咱都沒地

發(fā)布時(shí)間:2015-02-04 來源:遺失的傳說 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】在生活中,我們常常需要用到移動(dòng)電源,但是不幸的是,市場(chǎng)上大多數(shù)移動(dòng)電源質(zhì)量較差,虛標(biāo)嚴(yán)重,有的還存在安全隱患,因此,自己制作一個(gè)高品質(zhì)、高效率、不虛標(biāo)而又安全的移動(dòng)電源成為當(dāng)務(wù)之急。本文就教大家如何自己DIY高品質(zhì)的移動(dòng)電源,同時(shí)分享了一些自己在制作過程中的諸多小常識(shí),見者有份哦!
    
目前淘寶等網(wǎng)站上有大量移動(dòng)電源的DIY套件,通過這些套件,我們可以很方便的制作一個(gè)移動(dòng)電源,但是,這些移動(dòng)電源的套件同樣質(zhì)量低劣,電池虛標(biāo),沒有什么實(shí)質(zhì)性的改善,要真正得到一個(gè)優(yōu)質(zhì)的移動(dòng)電源,我們需要從頭開始設(shè)計(jì),自己制板、焊接、安裝。當(dāng)然,如果你嫌麻煩的話,那么我還是建議你去買淘寶的套件,不用再繼續(xù)看本文了。
    
言歸正傳,要從最基本的步驟開始,我們就必須知道移動(dòng)電源的基本原理。最簡(jiǎn)單的移動(dòng)電源只有3個(gè)部分:充電、保護(hù)、輸出。充電部分負(fù)責(zé)將充電器的電壓轉(zhuǎn)換成電池可以接受的電壓;保護(hù)部分用于防止電池的過充、過放、過流及短路等;輸出部分負(fù)責(zé)將電池的電壓轉(zhuǎn)換成受電設(shè)備(主要是手機(jī)、平板等)可以接受的電壓。
    
在開始設(shè)計(jì)之前,我們要大致進(jìn)行一個(gè)規(guī)劃:我們需要一個(gè)多大容量的移動(dòng)電源,這么大容量的移動(dòng)電源有多重,還有需要多少個(gè)輸出,每個(gè)輸出最大需要多少電流等等。首先,我們要選擇電池。常見的可充電電池有鎳氫、鎳鎘、鉛酸、鋰離子、聚合物鋰電池等,目前,鎳氫和鎳鎘已基本淘汰,鉛酸電池電壓太高且重,不適合移動(dòng)電源,鋰離子和聚合物鋰電池是常見的選擇。目前,我們買到的商品移動(dòng)電源一般使用的是鋰離子電池,也就是我們常說的18650電池。這種電池非常便宜,而且方便量產(chǎn),但是其質(zhì)量和壽命較差。
 
我們的目的是要一個(gè)高品質(zhì)的移動(dòng)電源,所以當(dāng)然不能用這種電池,那么就只剩下一種了:聚合物鋰電池。這種電池也是我們手機(jī)中常常使用的電池,相比于鋰離子電池,它的容量、壽命、輸出功率和安全性都較高,我們?cè)谶x擇電池的時(shí)候一定要選擇這種電池。目前,聚合物電池的正極材料有很多種,其中比較好的一種是叫鋰鎳鈷錳(又叫三元)的材料,容量可以根據(jù)自己的需要選擇。在選擇電池的時(shí)候,我們還要注意一點(diǎn),就是電池的最大持續(xù)放電電流,一般用C來做單位,對(duì)于一個(gè)1000mAH的電池來說,1C就表示這個(gè)電池的最大放電電流是1000mA。我們要確保所選的電池的最大持續(xù)放電電流大于我們需要的輸出電流的2倍(要有一定裕度),建議選擇動(dòng)力電池(就是電動(dòng)車、汽車上面用的那種),不但輸出電流大,而且內(nèi)阻小,效率更高。
    
選擇了電池之后,我們就需要設(shè)計(jì)保護(hù)電路了。一般的移動(dòng)電源都有不止一塊電池,這些電池一般都是并聯(lián)的,容量和最大輸出電流等于所有電池之和,電壓不變。當(dāng)然,串聯(lián)也是可以的,但是要用不同的方案。本文下面所說的都是電池并聯(lián)的方案。對(duì)于并聯(lián)的電池,本質(zhì)上和單節(jié)電池沒有差別,無非是容量和輸出電流大了一些,所以我們?nèi)匀皇鞘褂脝喂?jié)電池的方案。保護(hù)電路,必須要使用成熟的方案,推薦使用DW01+FS8205A的方案,其電路圖如下:
DW01+FS8205A的方案
圖中的BAT和BAT-分別接電池的正極和負(fù)極,GND是電路的地。當(dāng)短路等情況發(fā)生時(shí),DW01會(huì)關(guān)閉MOS管,將電池負(fù)極和地?cái)嚅_。注意,正常情況下,圖中的R5應(yīng)該接在CS腳和地之間,這里考慮到輸出電流較大,可能觸發(fā)過流保護(hù),所以接在了D12上,這個(gè)引腳是2個(gè)MOS管之間,所以保護(hù)電流增加了一倍。
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設(shè)計(jì)完保護(hù)電路,就該設(shè)計(jì)充電電路了。由于充電時(shí)并不需要特別在意電路的轉(zhuǎn)換效率,所以我們可以使用一些低成本、高可靠性的方案,如TP4056。電路圖如下:
低成本、高可靠性的方案,如TP4056
充電器的5V電壓經(jīng)過一個(gè)SS34肖特基二極管再輸入到芯片的電源引腳,這樣可以分擔(dān)一部分芯片的熱量,變相加快充電速度。通過更改電阻R1的大小可以更改充電速度,具體請(qǐng)查看芯片手冊(cè),這里的電阻對(duì)應(yīng)的充電電流是1A。紅燈D2和綠燈D3分別用于指示正在充電和充電完成。BAT直接連接到電池正極。該芯片是線性充電芯片,其原理是將多余的電能轉(zhuǎn)換為熱能耗散掉,所以充電過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,建議安裝的時(shí)候加裝一個(gè)散熱片,防止因過熱保護(hù)而降低充電速度。
    
最后就是核心部分:輸出電路。它是一個(gè)BOOST結(jié)構(gòu)的DC-DC升壓電路,該電路的方案很多,作為一個(gè)移動(dòng)電源,最主要考慮的因素是效率,因此最好采用同步升壓芯片(同步升壓資料較多,請(qǐng)自行百度,本文不做介紹)。這里推薦使用TI的TPS61032,集成了MOS管和反饋,電路簡(jiǎn)單可靠,可以達(dá)到最大3A的輸出,且1A負(fù)載時(shí)效率可達(dá)92%(一般我們買到的移動(dòng)電源效率在80%左右)。詳細(xì)電路如下圖所示:
低成本、高可靠性的方案,如TP4056
電路的左半邊是升壓部分,其中,R40和D20構(gòu)成負(fù)載指示電路(負(fù)載越大,燈越亮),R9和R10用于設(shè)定低壓警告門限,這里是3V(LBI引腳電壓為0.5V時(shí)對(duì)應(yīng)的電池電壓),當(dāng)電池電壓低于該值時(shí),LBO引腳接地,點(diǎn)亮D9。電路的右半邊是識(shí)別電阻,如果要為蘋果設(shè)備充電,則R16和R17一般不接任何器件,成開路,R12-R15按圖中標(biāo)示的電阻連接,那么蘋果設(shè)備將把該輸出口當(dāng)成ipad充電器的輸出口;如果要給其他手機(jī)充電,可以按對(duì)應(yīng)的識(shí)別電阻電路進(jìn)行修改(具體手機(jī)的識(shí)別電阻請(qǐng)百度,已知三星部分機(jī)型和蘋果的識(shí)別電阻不兼容)。經(jīng)實(shí)測(cè),ipad的識(shí)別電阻可以用于絕大多數(shù)的手機(jī)和平板。
    
電路設(shè)計(jì)完了,接下來就是畫PCB板和焊接了。這兩步推薦有相關(guān)知識(shí)的人做,因?yàn)殡娐钒宓脑O(shè)計(jì)和焊接需要一定的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),本文就不過多介紹了。非相關(guān)專業(yè)人士可以淘寶購(gòu)買上述三個(gè)模塊(輸出部分一定要加上“TPS61032”才能確保是該芯片)和電池,進(jìn)行簡(jiǎn)單的焊接和安裝,就可以完成一個(gè)移動(dòng)電源了。
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下面說下人們對(duì)移動(dòng)電源的幾個(gè)誤區(qū),如果你打算制作或購(gòu)買移動(dòng)電源,請(qǐng)務(wù)必注意:
 
1、18650電池壽命長(zhǎng)。前面已經(jīng)說過,18650是鋰離子電池,主要是用于手電筒等產(chǎn)品上的,他的使用壽命(以完全充放電次數(shù)計(jì))不如聚合物鋰電池。
 
2、我們經(jīng)常在某寶上看到什么什么20000毫安時(shí)移動(dòng)電源僅69或僅89等信息,其實(shí)都是扯淡的。一般移動(dòng)電源都是使用的18650電池,該電池長(zhǎng)65毫米,直徑18毫米,其標(biāo)稱容量一般來說國(guó)產(chǎn)的2000毫安時(shí),進(jìn)口的最大不超過3000毫安時(shí),價(jià)格上國(guó)產(chǎn)的15一節(jié),大家可以直接根據(jù)移動(dòng)電源的大小估算一下用了幾塊電池,容量和價(jià)格是多少。我拆過很多標(biāo)稱20000毫安時(shí)的移動(dòng)電源,里面就是6節(jié)18650電池,算上國(guó)產(chǎn)電池本身的虛標(biāo),實(shí)際容量也就12000毫安時(shí)左右,成本光電池就要90,加上電路和其他成本也快100了,就算量產(chǎn)成本低,考慮到商家的利潤(rùn),價(jià)格也不會(huì)低到69、89。那么賣這么低的價(jià)格就只有一種可能:用的舊電池或很差的電池……
 
3、1A的手機(jī)要用1A的充電口充電,否則會(huì)充爆。這是我見過的最搞笑的結(jié)論了,不知道是哪位大神得出的。無論我們用什么給手機(jī)充電,手機(jī)在本質(zhì)上就相當(dāng)于一個(gè)電阻,或者是一個(gè)可變電阻,只要你的電壓是一定的,電流就是一定的。比如你的手機(jī)配的充電器是5V1A的,那么你的手機(jī)在充電的時(shí)候就相當(dāng)于一個(gè)5歐的電阻,只要充電電壓是5V,充電電流就是1A,跟輸出電路的額定電流沒有任何關(guān)系,這個(gè)額定電流只是這個(gè)輸出電路的最大輸出電流!也就是說,我們可以用輸出電流為2A的充電器給1A的手機(jī)充電,這個(gè)時(shí)候,實(shí)際的電流只有1A;我們也可以用1A的充電器給2A的手機(jī)充電,這個(gè)時(shí)候,雖然手機(jī)相當(dāng)于一個(gè)2.5歐的電阻,但是由于輸出電路的最大電流只有1A,所以電路中的實(shí)際電流仍然為1A,注意,這種情況下的輸出電壓會(huì)小于5V?,F(xiàn)在市場(chǎng)上很多移動(dòng)電源都做了2個(gè)口,一個(gè)1A,一個(gè)2.1A,其實(shí)都是欺騙消費(fèi)者的,我拆過很多這種移動(dòng)電源,里面的電路完全一樣,沒有任何差別。還有一些移動(dòng)電源說什么自適應(yīng)(更有甚者說什么智能識(shí)別)輸出,都是扯淡的,跟一般電路沒有差別,普通的輸出本來就具有這種“自適應(yīng)”的特點(diǎn)。
 
4、智能檢測(cè)、智能運(yùn)算什么的……這些都是欺騙消費(fèi)者的。一個(gè)移動(dòng)電源需要4核芯片么?數(shù)顯的那種一個(gè)幾毛錢的單片機(jī)就搞定了。自動(dòng)匹配充電電流?搞笑吧,充電電流本來就是自適應(yīng)的。智能識(shí)別充電設(shè)備?要通過USB設(shè)別充電設(shè)別要加USB芯片的,那可不便宜,也沒有必要,你覺得有那個(gè)廠家會(huì)加這個(gè)芯片嗎?自動(dòng)學(xué)習(xí)電量電流檢測(cè)?不就是2個(gè)AD嗎,而且10位的AD足夠,一般幾毛錢的單片機(jī)都會(huì)集成這玩意,加個(gè)屏幕就是所謂的“智能數(shù)顯”了。
 
5、快速充電技術(shù)。這個(gè)也比較扯,要想充1分鐘用10分鐘,那你充電的速度必須是用電速度的10倍,假如用電設(shè)備是1A的,那么充電電流就要是10A,現(xiàn)在手機(jī)平板的充電器撐死也不會(huì)超過3A,快速充電一說從何而來?
 
6、智能鎖電技術(shù)。這個(gè)技術(shù)就是你不同的時(shí)候就進(jìn)入休眠模式,實(shí)際上沒什么用。普通的移動(dòng)電源,充電芯片在沒有輸入的時(shí)候就是休眠模式,輸出芯片在空載的時(shí)候功耗也是很小的,根本不需要再加個(gè)單片機(jī)控制。很多說什么智能技術(shù)的,實(shí)際上里面什么都沒有。
 
7、移動(dòng)電源邊充邊用會(huì)損壞電池。根本沒這回事。通過前面的介紹大家應(yīng)該知道,在充電的時(shí)候,充電電路將輸入的能量存入電池中;輸出的時(shí)候,輸出電路將電池中的能量傳輸給用電器。如果邊充邊用,當(dāng)充電速度大于用電速度時(shí),,多余的電能就儲(chǔ)存在電池中,當(dāng)充電速度小于用電速度時(shí),不夠的電就從電池里面取。打個(gè)比方,一個(gè)水池,有一個(gè)注水口和一個(gè)放水口,注水口就相當(dāng)于充電電路,放水口就相當(dāng)于輸出電路,水池里面的水就相當(dāng)于電池中儲(chǔ)存的電量,你說能不能同時(shí)注水和放水呢?
 
8、軟件控制比硬件控制好。不知道什么時(shí)候開始,某寶上有買軟件實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)電源,其實(shí)說白了就是把原來DC-DC的反饋和PWM波調(diào)制的部分用單片機(jī)的軟件來實(shí)現(xiàn)了,這樣可以同時(shí)做數(shù)顯等“高端”功能,為了宣傳,商家就說軟件控制臂硬件好。稍微有點(diǎn)電腦常識(shí)的人都知道視頻的軟件解碼速度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上硬件解碼速度的,硬件電路里面可能一個(gè)周期就調(diào)控好的東西,軟件要幾個(gè)甚至幾十個(gè)周期才能調(diào)整,因此,軟件的性能和穩(wěn)定性都是不如硬件的,千萬不要被JS給忽悠了。
    
…………移動(dòng)電源的誤區(qū)還有很多,篇幅所限,就不一一敘述了,總之一點(diǎn),不要被JS的花言巧語所忽悠,自己分析一下某個(gè)功能有沒有必要,實(shí)現(xiàn)起來成本多少,往往就能得出結(jié)論。
    
水平有限,本文難免有疏漏之處,望高手批評(píng)指正,如果對(duì)移動(dòng)電源的制作方法或相關(guān)內(nèi)容有疑問或更好的方案,歡迎各位一起討論移動(dòng)電源相關(guān)內(nèi)容。
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