移动电源（充电宝）工作原理故障维修

时间：2024-10-26 02:59:28 浏览量：

移动电源英文名称为Mobile Power Pack(简称MPP)，通常又叫“外挂电池”、‘外置电池”、“后备电池”、“数码充电伴侣”或“充电宝”等，它是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以给手机、数码相机、平板电脑等数码设备随时随地充电或待机供电，一般使用3.7V锂电芯作为储电单元，有充电和输出两个端口，使用方便快捷，非常适合外出旅游、开会、充电器不在身边或不方便充电情况下使用。移动电源的品质主要取决能量转换率与放电曲线，高品质移动电源的转换效率可达80%左右，普通的则在70%~75%左右，差的甚至只有30%，如转换率低于75%则意味着移动电源线路损耗较大，锂电芯本身的发热量也大，对用电设备本身的伤害也大。放电曲线越靠近标准电压，波动越小则质量越好，特别是最后阶段的曲线，有的移动电源通过低压过放增加转换率，这样会缩短锂电芯的寿命。

移动电源的工作原理如图1所示，由于锂电池工作电压- -般是3.7V，而USB接收口的输出电压通常为5V，所以需要DC/DC转换电路将3.7V升到5V供外接的电器使用。另一方面，移动电源一般使用市场上流行的USB接口充电器来充电，所以必须将5V转换成4.2V左右的电压为锂电池充电并进行控制，所以充电管理电路也就必不可少了。此外，移动电源还需要-引动辅助电路，比如控制电压输出、锂电池保护及电量指示等。图2是某品牌移动电源的原理图，笔者就以此图为例来具体说明移动电源的工作原理。

JK1是该移动电源的充电端口，通常以Mini USB接口为主， SS4056(U1)是锂电池充电管理芯片，它是一款完整的单节锂电池恒定电流/恒定电压线性充电管理芯片，采用sOP-8形式封装，外围元件数目较少。由于采用了内部PMOSFET架构，加上防倒充电路，所以不需要外部隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。充电电压固定于4.2V，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10 时，SS4056将自动终止充电循环。当输人电压(交流适配器或USB电源)被拿掉时，SS4056自动进入一个低电流状态，将电池漏电流降至2uA以下。SS4056 在有电源时也可置于停机模式，而将供电电流降至55uA，SS4056的其他特点包括电池温度检测、欠压闭锁、自动再充电和两个用于指示充电、结束的LED状态引脚。
JK2是电压输出端口，一般为标准的USB接口以方便外设插人。CE8310CM(U2)是DC/DC升压电路，它负责将BAT+送来的经L1滤波隔离的3.7V电压变换成5V输出，依前面所述可知该部分转换效率的高低将直接决定移动电源的品质。CE8310CM是一款高性能的DC/DC转换芯片，输出电压可调(由FB脚控制)，内置MOS管最大输出电流可以达到1.5A，工作频率为1.0MHz，完全兼容SY7208、FP6291等芯片，采用sOT23-5格式封装，转换效率高达91%以上。

DW01 +(U6 )和FS8205A/TSSOP-8(U7、U8)构成锂电池保护电路，这种组合方式的保护电路在很多场合中得到应用。DW01+是一个锂电池保护电路，为避免锂电池因过充电过放电、电流过大导致电池寿命缩短或电池被损坏而设计的，具有高精确度的电压检测与时间延迟电路，采用SOT-23-6封装。DW01+引脚功能如图3所示，功能描述如下。

正常模式:如果VODL>VDD>VOCU，并且VCH 过充电模式:当从正常模式进人充电模式时，可以通过VDD检测到电池电压，当电池电压进入到这充电状态时，VDD电压大于VOCU，迟延时间超过ToC时OC关闭。
释放过充电模式:进人过充电状态后，要解除过充电状态，进入正常状态有两种方法，如果电池自我放电，并且VDDVOI1，OC开启并返回到正常模式。过放电检测:当由正常状态进人放电状态时，可以通过VDD检测到电池电压。当电池电压进人过放电状态时，VDD电压小于VODL，迟延时间超过TOD，则OD关闭。此时CSI管脚通过内部电阻RCSID拉到VDD。如果VCSI>VOI2，则电路进入断电模式(电流小于0.3uA)。
释放断电模式:当电池在断电模式时，若连接人一个充电器，并且此时VCHVODR，OD开启并返回到正常模式。
充电检测:如果在断电模式有一个充电器连接电池，电压将变为VCSIVODL。OD开启并返回到正常模式。
异常充电状态:如果在正常模式下，充电器连接在电池上，若vCSI 过电流/短路电流检测:在正常模式下，当放电电流太大时，由CSI管脚检测到电压大于vOLX(VIO1或VIO2)，并且迟延大于TOIX (TIO1 或TIO2)，则代表过电流(短路)状态。OD关闭，CSI通过内部电阻RCSIS拉到VSS;释放过电流/短路电流状态:当保护电路保持在过电流/短路电流状态时，移去负载或介于VBAT+和VBAT-之间的阻抗大于500kΩ，并且vCSI 注意：当电池靠前次接上保护电路时，这个电路可能不会进入正常模式，此时无法放电。如果产生这种现象，将CSI与VSS短路或连接充电器，使CSI管脚电压等于VSS电压，就可以进入正常模式。

FS8205A是双N沟道场效应管，内部构造及引脚功能见图4所示，它主要是在DW01+控制下开启或关断电池与电路的连接。使用两块FS8205A并联是为了减小损耗(实质是减小导通内阻)，提高效率，在某些要求不高的条件下使用一块也是可以的。

MCU14 (U4) S8050 (U5)及LED1-LED5组成控制、照明及电量指示电路。当按下sw1后，MCU14第⑧脚输出高电平给CE8310CM第④脚，当CE8310CM第④脚为高电平时便开始工作，从而输出5V电压，再按一下sW1开关则关闭输出。同时第⑧、12脚也输出控制信号去控制U3的接通或断开以保护电路移动电源本身不被损坏(比如当电池电量过低时长按sW1，MCU14第⑦脚输出高电平使U5导通从而打开LeD5作照明使用)。另外，通过第13脚检测电池电压，经内部A/D转换后去控制第②、③、⑥、⑥脚输出，从而显示电池相应的电量(充电时显示充电电量)。

市面上各种不同品牌型号的移动电源琳琅满目，但内部电路相差不大，不少只是使用的元件略有差异，只要弄懂前述移动电源的原理，维修其他品牌型号的移动电源也不是难事。从维修实践来看，充电电路和升压电路损坏的机率要大点，MCU控制电路和锂电池保护电路损坏概率要小，实际检修时可分别断开相关电路来查找损坏元件。笔者曾接修一块因使用劣质12V汽车电源转换器充电后无法正常工作的伊斯达YSD-PW006移动电源，从维修经验来看应该是充电电压过高导致的故障。拆开移动电源外壳，用万用表测量1800mAh锂电池两端电压还不足3V，很明显已过放电。因该移动电源使用DW01+和FS8205组合的保护电路来保护锂电池，所以判断电池应该没事而只是保护电路动作了引起不工作故障。于是先将锂电池正极与原PCB板脱离，用以前给手机电池单独充电的充电器对其充电，当红色指示灯变成绿色后代表已充满，充好后焊回电路故障依旧。此时测量电池两端电压在4.2V左右，属于正常范围内。再次用万用表检查PCB板，发现单节锂电池恒流恒压线性充电集成电路UN8HX的GND脚与BAT脚间已发生短路现象，此时肯定无法给锂电池充电了。

当过放电后保护电路又动作，这就导致了该移动电源无法正常。用热风枪将UN8HX吹下，但还是不工作。笔者推测这时的故障应该是保护电路在“捣，鬼”造成的，因为从前述可知当电池靠前-次接上保护电路时，这个电路可能不会进入正常模式，此时无法放电。于是用镊子将FS8205第②、⑦脚瞬时短路一下，同时发现PCB板上的蓝色供电指示灯也闪烁下，这时再按一下电源开关键，发现蓝色灯常亮，测USB输出端口已有5.1V电压输出，接上负载也正常了，最后找来一-枚UN8HX换上后故障彻底排除。

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