鑒于目前網絡上移動電源方案知識甚少，而移動電源最核心的技術恰恰就在方案，故今天特別從在移動電源網開設移動電源方案技術，對目前市面主流品牌，暢銷產品等移動電源方案一一深度剖析，與移動電源設計師和技術迷們一起分享！我們首款產品就選目前最熱門的小米10400mAh移動電源吧。

 

研究移動電源很久，各種方案滿天飛，有感而發(fā)寫一些東西和大家分享。這篇文章獻給移動電源行業(yè)中的設計師朋友和一些技術迷。希望借這篇文章可以引發(fā)移動電源行業(yè)對技術方案的重新思考。先從小米開刀吧。小米移動電源自面市以來，以低廉的價格、良好的做工以及品牌效應受到市場的追捧。但在火熱的表象下卻需要一些冷靜的思考。這里假設大家對小米稍微有些認識，不討論非技術性問題，如外觀等。下面是小米電源板的正反面照片：
 

 

先看下小米的方案： BQ24195充放電集成芯片。

小米希望減小面積，所以選擇了充放電集成的方案。同時小米認為TI的芯片會帶來更好的效率和可靠性。但實際上TI的芯片顯然不適合移動電源使用。暫不說2.8美金的售價。該芯片主要特征：

 

1、采用高壓工藝；

 

2、內部集成了4顆MOS，其中一顆用于路徑管理，支持同時充放電，一顆用于檢測充電電流，剩下2顆N管組成雙N結構；

 

3、1.5MHz開關頻率這是為了使用小尺寸電感，因此電感DCR也小，在大電流輸出時效率會更好；

 

4、其中采用QFN24封裝尺寸小，但外圍還需要搭配很多器件。 電池充電電壓精度20mV這個指標很一般。優(yōu)秀的指標是2mV；

 

5、2A充放電效率在88%以上，但實際上移動電源設計中需要外加電感、電流檢測電阻、鋰電保護等，所以整體效率在3.3V轉5V時僅有81%。2.4A時發(fā)熱達到100度，達到芯片極限。優(yōu)秀的芯片可以保證3V轉5V在2A時有90%以上的效率，溫度在50度以內；

 

6、帶I2C接口調節(jié)各種閾值，但精度不夠。

 

 

1、 無法做輸出短路保護，是個嚴重的問題。外部短路保護性能必然不如芯片內部保護。這是保險公司需要考慮的問題。

 

2、 無法實現(xiàn)電量檢測，需要外部電路?？傊琓I的該款芯片不是移動電源最合適的芯片。

 

3、 ABOV單片機的選擇很多，無非是速度、字長、指令集、存儲空間、外部資源等的區(qū)別。移動電源中，單片機主要做狀態(tài)控制、顯示、按鍵響應、電流電壓檢測、空載檢測、過溫保護等等。但注意的是單片機絕對不能做電源反饋環(huán)路控制。在這點上小米有清醒的認識。但國內諸多移動電源的小公司仍然在鋌而走險為降低成本采用所謂的MCU多合一方案。這里只需要說明一點，但由于設計欠考慮，在早期的小米移動電源中發(fā)生了無法檢測輸出空載的情況，在后面會談到。這都是因為單片機的ADC實際上是無法執(zhí)行微小電壓檢測的，失調電壓高達幾毫伏。

10mOhm sense電阻做放電電流采樣。但這個電阻后來在13年10月底緊急又改為100mOhm。小米的空載檢測和其他公司不太一樣。100mOhm電阻并沒有串聯(lián)在輸出通路，而只流過幾百毫安的電流，損耗100mW?？蛰d檢測是行業(yè)難題。檢測電阻一般在50mOhm，4A電流下會產生800mW損耗，成為損耗的大戶。而且空載檢測的精度也只能做到50mA，也就是2.5mV。目前業(yè)界最好的水平是10mOhm檢測電阻，檢測30mA電流。

 

小米移動電源10400mAh采用TI的tps2514芯片，很多人誤以為這是顆MOS，實際是用于手機智能識別的小芯片。目前移動電源大多數(shù)不能智能識別手機類型，只是固定地將D D-短接或接到2V和2.7V。

 

過溫保護是很多廠家為省成本省掉的。小米算是比較有良心的公司。移動電源雖然便宜，但揣在身上是個炸彈。任何的保護都不為過。

 

小米10400mAh移動電源在用料上還是舍得花錢的，要知道每顆MOS需要幾毛錢人民幣。

 

小米10400mAh移動電源采用了1顆鋰電保護芯片、2顆MOS和一個10mOhm熔絲做保護。標準的電池保護方式。這也是因為小米選用的TI芯片不能做完善的電池保護所致。優(yōu)秀的芯片是可以對電池進行全方位防護的，甚至不需要再另加電池保護。

 

9、 LG電芯小米采用的是傳統(tǒng)的鋰電池電芯，而非更好的聚合物電芯。當然是成本的考慮。他們也是需要在成本和用戶體驗上權衡的。畢竟LG愿意貼給小米。

 

10、 鋁外殼小米是個懂得營銷的公司。時尚不時尚，長得時尚最重要。當然散熱也絕對是一個重要的考慮。

 

小米10400mAh移動電源的電量顯示確實不上檔次。這和成本預算應該有關系。另外想把板子做小，加個液晶屏也不合適。但四顆LED燈確實又不符合小米想體現(xiàn)的科技感。面積、成本和用戶體驗是個艱難的平衡過程。真正致命的不是寒磣的問題，小米對于電量檢測采用的是最簡單的電池電壓檢測。如果瞬間插入適配器或手機可能會導致燈來回跳。目前小米產品的顯示方式還在改進。

 

沒有這塊小小的散熱片，產品會非常燙。即使如此，小米也只敢讓電池工作到3.3V就停止放電。要知道再進一步下降到3V甚至2.8V時，小米和保險公司都會不自信。那其他移動電源公司就更不用講了。

 

手機電阻用在移動電源上就是為了讓板子看起來小。實際上小米采用的元件顆數(shù)并不少，差點就擺不下去了。優(yōu)秀的方案只需要10幾個元件。

 

總結：小米10400mAh移動電源顯然想用TI的芯片、LG的電芯、Abov的MCU告訴用戶這是個很好的產品，并使用手機用的電阻等方式刻意做小PCB面積，樹立高大上的形象。然而這顯然不是最好的方案，無論從性能、元件個數(shù)或PCB面積，很多細節(jié)還沒有處理很好。下面列舉我們發(fā)現(xiàn)的一些問題，實際很多問題是選擇芯片方案所帶來的。

 

 

1、空載檢測問題：手機充滿電后，移動電源沒有待機，還在一直放電的狀態(tài)。后來發(fā)現(xiàn)將10mOhm電阻換成100mOhm電阻。這涉及到空載檢測的問題，前面有分析。

 

2、小米10400mAh移動電源不能同時充放電：移動電源同時插適配器和蘋果手機，手機顯示不能充電。這個涉及到同時充放的負面問題。同時充放電時，輸入和輸出直接連接，當適配器電流能力不能支持后面充電手機時就會拉死掉適配器。這是很危險的事情。實際上這時手機原本可以檢查移動電源D D-端口來判斷充電能力的，現(xiàn)在一旦和輸入連接，由適配器直接連接到手機充電，就無法知道適配器的帶載能力。最好的方式是不要同時充放電，先由電池給手機充滿，然后再用適配器給電池充滿。

 

3、效率問題：實際放電6893.9mAh。效率為6893.9mAh/10400mAh=66.3%這不只是TI芯片及板上損耗的問題，還有電池欠壓閾值過低的問題。小米在電池電壓低于3.3V時就不再工作，可能出于防止過熱的考慮，也可能希望移動電源不工作在預充電階段，節(jié)約充電時間。優(yōu)秀的移動電源可以放出接近8000mAh。另外目前關于移動電源效率的計算五花八門。本質原因是效率很低，不敢給消費者看。其實消費者最關心的就是能充多少次手機。這里的公式是最客觀的。

 

4、電量顯示精度問題，插手機時電量顯示燈會變。電量顯示問題是一個行業(yè)問題。很多時候廠家都是通過“欺騙”消費者眼睛的方式回避了電量測試不準的問題。電量顯示一般可以由電流積分或電壓來判定。但每個電池電量和電壓關系都不同。電池內阻會導致電池電流變化時檢測到的電壓會突變，造成指示燈來回跳。這就像開電動車的瞬間電量會突然掉下去一樣，是個電量計量的假象。目前電量檢測一般在30%精度，優(yōu)秀的方案可以做到1%。

 

5、 3.25V就不能對外輸出電流。沒有電池內阻補償計算電池電壓，所以2A時在3.3V就不對外輸出了。這樣充手機的次數(shù)非常有限。這屬于嚴重問題。小米可能有如下幾個考慮：低電池電壓時TI芯片發(fā)熱過大；低電池電壓時要經過預充電階段，充電時間長。

 

6、充滿電的時間比理論時間長。這是普遍問題。小米直接避過預充電階段進入快速充電階段。但仍然無法避免恒壓充電階段。目前業(yè)界最先進的方式是最大限度省掉恒壓充電時間，盡量恒流充電到底。

 

7、散熱問題：工作溫度3.3V可以支持2A充電，芯片表面溫度65度，內部溫度可能在80度，如果沒有加散熱片，熱量是可想而知的。如果帶2.4A負載，溫度高達100度。很多公司其實無法做到3V轉5V全部實現(xiàn)2A充電。目前優(yōu)秀的芯片可以做到3V轉5V達到2.4A電流，溫度在60度。

 

8、只有一個輸出口，沒辦法同時給手機和平板充電。

 

9、除充放電外，只有手電功能。

 

10、沒有用聚合物電芯，比較重。

 

整體來說，小米的方案從技術上沒有太多新意，指標平庸，但可靠性和商業(yè)上考慮比較多。移動電源看似一個配件，但電源本身是極其復雜的一門學問，需要沉下心來細細思考和優(yōu)化。而小米到底怎樣？需要行業(yè)去評判，也需要用戶去反饋。不過總的來說，小米要走的路還很長。