在快節(jié)奏的生活中，共享充電寶以其即掃即用、輕便易攜等優(yōu)勢(shì)在電量應(yīng)急賽道成績(jī)斐然。本期Big-Bit為大家呈現(xiàn)小電5000mAh移動(dòng)電源的拆解，深入剖析其元器件選型和內(nèi)部電路設(shè)計(jì)方案。

近年來(lái)，共享充電寶因?yàn)榉奖憧旖?，移?dòng)性強(qiáng)，適合戶外或旅途中的充電需求，深受消費(fèi)者的青睞。在快節(jié)奏的生活中，共享充電寶以其即掃即用、輕便易攜等優(yōu)勢(shì)在電量應(yīng)急賽道成績(jī)斐然，解決了億萬(wàn)移動(dòng)端用戶的燃眉之急。

近期，半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)收到了一款市面上常見(jiàn)的共享充電寶——小電PB6-5000，對(duì)比普通移動(dòng)電源的外置數(shù)據(jù)線，共享充電寶的自帶輸出接口為消費(fèi)者提供了極大的便利，消費(fèi)者只需要掃碼就可以完成租借進(jìn)行應(yīng)急充電。

今天，半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)將對(duì)小電PB6-5000共享充電寶進(jìn)行拆解，看看充電寶內(nèi)部設(shè)計(jì)用料有哪些?如何實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能?

【充電寶外觀介紹】

充電寶正面圖

小電共享充電寶的外觀采用其公司經(jīng)典的白綠配色，清新美觀。光滑機(jī)身正面印有小電品牌logo，兩側(cè)弧面過(guò)渡，便于攜帶。

充電寶背面特寫

充電寶機(jī)身背面設(shè)有理線槽，外殼上印有產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)信息：

產(chǎn)品名稱：小電移動(dòng)電源

產(chǎn)品型號(hào)：PB6-5000

輸入：5V 2.1A Max

輸出：5V 2.1A

鋰電池容量：5000mAh

額定容量：3000mAh

鋰電池能量：18.5Wh/3.7V

制造商：杭州滿格智能設(shè)備有限公司

自帶輸出線纜上設(shè)有USB Type-C和Lightning兩種接口。

充電寶開(kāi)關(guān)鍵位置特寫

機(jī)身底部充電觸點(diǎn)特寫

充電寶機(jī)身上側(cè)是電量顯示指示燈，分別有紅、黃、綠三種顏色的指示(如下圖)。

三種顏色的指示燈代表三種電量狀態(tài)(截取自“小電官網(wǎng)”)

充電寶充電口USB Type-C特寫。

【充電寶拆解】

首先拆開(kāi)充電寶背面外殼，可以看到在外殼和充電寶電芯間置有黑色泡棉進(jìn)行緩沖保護(hù)和固定,同時(shí)，電池采用雙面膠粘在充電寶外殼上。

底部設(shè)有LED燈小板，底部與電池之間有泡棉進(jìn)行隔離，防止串光。

PCB板正面特寫圖

充電寶的PCB板上從左至右設(shè)有開(kāi)關(guān)按鍵、主控芯片、電感、鋰電保護(hù)芯片、電阻等器件，板面布局整潔，元器件集成度高。

該共享充電寶的主控MCU來(lái)自航順芯片，型號(hào)為HK32F0301MF6P7A，封裝為TSSOP20。

產(chǎn)品特色與優(yōu)勢(shì)：

1. ARM? Cortex?-M0 內(nèi)核，最高工作頻率為 48 MHz，內(nèi)置32 KByte Flash、432 Byte EEPROM 和4 KByte SRAM;

2. 通過(guò)配置Flash控制器的寄存器，可實(shí)現(xiàn)中斷向量在32 KByte空間內(nèi)的重映射;

3. 內(nèi)置1個(gè)16位高級(jí)PWM定時(shí)器和1個(gè)16位基本定時(shí)器(定時(shí)輸出CPU中斷);

4. 有18個(gè)GPIO外設(shè)，并提供一個(gè)唯一的64位ID標(biāo)識(shí);

5. 1.8V至3.6V的工作電壓;

6. 在-40°C至+105°C的范圍內(nèi)能夠正常工作;

7. 低功耗模式：提供多種低功耗模式，包括睡眠、停機(jī)、待機(jī)和低功耗停機(jī)模式;

8. 通信接口：支持多種通信協(xié)議，如USB、SPI、I2C和UART。

航順的這款MCU在小電共享充電寶中發(fā)揮的作用主要是進(jìn)行充電寶整機(jī)控制。具體指的是

1. 電源管理：控制充電寶的充電和放電過(guò)程，包括電壓和電流的監(jiān)測(cè)與控制、顯示充電寶充電狀態(tài)等功能;

2. 通信管理：用于與充電寶服務(wù)端的通信，如更新固件或報(bào)告狀態(tài)。

3. 電路保護(hù)機(jī)制：監(jiān)控電池狀態(tài)，防止過(guò)充、過(guò)放、過(guò)熱等，確保充電寶的安全使用。

【電池充電管理IC】

SW6003 是一款高集成度的Type-C移動(dòng)電源專用多合一芯片，來(lái)自智融科技，封裝為QFN-32(4x4mm)，在小電充電寶的充電管理、電量顯示、接口控制等方面發(fā)揮重要作用。

優(yōu)勢(shì)：

1. 開(kāi)關(guān)充電輸入電流高達(dá) 2.4A，效率高達(dá) 96%

2. 支持 4.2/4.35/4.4/4.5V 電池類型

3. 開(kāi)關(guān)頻率500KHz，可以使用小體積的1uH電感。

4. 支持 JEITA 規(guī)范，支持溫度環(huán)控制

5. 內(nèi)置 12bit ADC與庫(kù)侖計(jì)精確電量

6. 支持 3-5 個(gè) LED 燈顯示, 提供I2C接口

7. 同步升壓，輸出電流高達(dá) 2.4A，效率高達(dá) 95%

8. 自動(dòng)負(fù)載檢測(cè)/輕載檢測(cè)，支持小電流模式

9. 支持BC1.2 DCP模式,支持蘋果/三星模式

10. 內(nèi)置Lightning解密功能

充電寶的充電流程分為如下三個(gè)過(guò)程：涓流模式、恒流模式、恒壓模式。

圖源：智融官方數(shù)據(jù)手冊(cè)

當(dāng)充電寶的電池電壓低于3V時(shí)，充電模塊處于涓流模式，充電電流為涓流充電電流;當(dāng)電池電壓大于3V時(shí)，充電模塊進(jìn)入恒流模式，此時(shí)按照設(shè)定的目標(biāo)電流全速充電;當(dāng)電池電壓上升到充電目標(biāo)電壓(比如4.2V)時(shí)，充電模塊進(jìn)入恒壓模式，此時(shí)電流逐漸減小，而電池端電壓保持不變;當(dāng)充電電流減小到充電截止電流，充電結(jié)束。充滿后如果電池電壓降低到比目標(biāo)電壓低0.1V，則自動(dòng)重新開(kāi)始給充電寶充電。

【鋰電保護(hù)IC】

賽芯微XB8089D0產(chǎn)品是一款高集成度的鋰離子/聚合物電池保護(hù)解決方案，封裝為SOP8-PP，多合一鋰電保護(hù)芯片，用于充電寶電池的過(guò)充過(guò)放保護(hù)。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

1.充電器反接保護(hù)

2.電芯反接保護(hù)

3.集成具有等效 20mΩ RSS(on)的先進(jìn)功率

4.內(nèi)置先進(jìn)MOSFET

5.SOP8-PP封裝

6.僅需要一個(gè)外部電容器

7.過(guò)溫保護(hù)

8.過(guò)充電流保護(hù)

9.兩步過(guò)流檢測(cè)

圖源：賽芯微官方數(shù)據(jù)手冊(cè)

【電感】

1R0電感特寫，配合充電寶的電池充電管理芯片進(jìn)行升降壓實(shí)現(xiàn)充放電。

充電寶電池的電芯來(lái)自LS力神，規(guī)格為5000mAh/3.7V/18.5Wh，型號(hào)為L(zhǎng)S105570,印有CCC認(rèn)證。

今天的拆解就到這里結(jié)束啦，最后放一張拆解的全家福。

【Big-Bit拆解總結(jié)】

半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)通過(guò)拆解發(fā)現(xiàn)，小電的這款共享充電寶電源設(shè)計(jì)方案采用航順芯片的HK32F0301MF6P7A為核心控制器，同時(shí)結(jié)合配備智融科技的SW6003電池充電管理IC和賽芯微XB8089D0鋰電保護(hù)IC，實(shí)現(xiàn)了放電、電池電量顯示、高亮LED開(kāi)關(guān)以及模式選擇等功能。方案集成度高，具體細(xì)節(jié)體現(xiàn)在：

【電芯部分】

電芯部分作為充電寶最核心的部分，主要為移動(dòng)電源進(jìn)行能量存儲(chǔ)，為其他移動(dòng)設(shè)備供電。

【電路部分】

1. 電池充電控制電路

通過(guò)Micro-USB給充電寶電池進(jìn)行充電，智融SW6003的開(kāi)關(guān)充電輸入電流高達(dá) 2.4A，效率高達(dá) 96%，先恒壓再恒流最后涓流充電，中間涉及三種充電模式。同時(shí)，航順HK32F0301MF6P7A MCU對(duì)整個(gè)充電過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在LED顯示燈上進(jìn)行內(nèi)部電量反饋。在這個(gè)過(guò)程中，集成充電保護(hù)功能還有溫度監(jiān)測(cè)的賽芯微XB8089D0鋰電保護(hù)IC全程進(jìn)行電路保護(hù)，以防過(guò)充等。

2. 電池放電控制電路

電池放電電路同樣由智融SW6003來(lái)完成，但是放電與充電不同的是，內(nèi)部鋰電池的平均電壓多在3.7V左右，但是手機(jī)、iPad等移動(dòng)設(shè)備的充電輸出電壓均以5V作為標(biāo)準(zhǔn)。因而手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備在和充電寶傳輸線路連接時(shí)，SW6003內(nèi)部會(huì)進(jìn)行升壓，外部電感進(jìn)行配合，觸發(fā)輸出DC/DC轉(zhuǎn)換電路，將電芯在3.0V～4.2V間浮動(dòng)的電壓轉(zhuǎn)換成5V給手機(jī)等設(shè)備充電。

3. 電池保護(hù)電路

這部分由內(nèi)置先進(jìn)MOSFET的賽芯微XB8089D0鋰電保護(hù)IC實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)。

航順HK32F0301MF6P7A MCU在充電寶電路中主要負(fù)責(zé)控制和管理整個(gè)充電和供電過(guò)程，它可以接收用戶的按鍵操作來(lái)觸發(fā)充電寶的放電模式或電池電量顯示等特定功能，不管是充電寶的充電還是放電的過(guò)程，都不能缺少M(fèi)CU的控制。

總的來(lái)說(shuō)，MCU負(fù)責(zé)整個(gè)共享充電寶的智能控制和管理，電池充電管理IC負(fù)責(zé)充電過(guò)程的控制和保護(hù)，而鋰電保護(hù)IC則專注于保護(hù)電池免受過(guò)充、過(guò)放和短路等損害，三者共同確保小電共享充電寶的安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行。

以上就是本期拆解的全部?jī)?nèi)容啦，我們下期再見(jiàn)。

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審核編輯 黃宇