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便携式PD储能电源PCBA方案介绍

发布时间2020-05-06人气:117

便携式储能电源是多功能型便携式交直流应急移动电源装置,它拥有安全的移力锂离子电池和逆变转换技术,具有重量轻 、容量高 、功率大等功能于 一身的“备用电站”。能为您提供方便的移劢电源解决方案,广泛应用于移动式办公,医 疗救护、消防应急救援、电力设备抢修、环境国土防护、应急通信保障以及车载的储存后备等场所

技术特点

1. 重量轻,体积小,方便携带;

2. 可交流220V/110V输出;

3 . LED应急照明,24V/12V点烟口输出,5V-USB输出;

4. 采用锂离子电池,安全可靠环保;

5. 带液晶屏显示

6. 大功率PD、QC协议TYPE-C口输出

7. 电池组独立过压、过温、过载、过充、过放、短路保护,自动恢复

功能定义选择:

1. ACDC输入充电功率定义,效率要求,是否宽电压,是否符合安规设计要求。

2. 电池容量和串并方式,以及锂电保护电路、是否需均衡技术

锂电池(可充型)之所以需要保护,是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成,保护板是由电子电路组成,在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流,及时控制电流回路的通断;PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。

平衡充电是所有锂电池组所需要的充电方式,但是很多小功率的应用中实际是没有平衡充电的,如大多数的笔记本电脑电池组,对电池寿命的影响是相当大的

现有的均衡技术主要分为电池间能量传递均衡和外部能量输入均衡。电池间能量均衡就是把高电量电池的能量给低电量电池充电。这种方法最大的问题就是控制起来很复杂。

很多专用芯片或者单片机解决方案使用的是外部均衡的方式,这种方式是通过可控制的耗能来实现的。这种方式中一般都是使用一个耗能元件来消耗能量,从而等待其他电池单元充满或者降低某些单元的电压。这种方案的缺陷在于稳压二极管上的耗能太大,造成的发热量是不能忍受的。

另一种平衡充电中的开关阵列是用功率MOSFET实现。这种做法成本高电路复杂,管子都工作在开关状态,耗能很少,另外电池没有串联二极管,可以获得最大输出。不足之处还是电路比较复杂,由于要匹配每个电池的电压,所以要求输入充电电路是隔离的。

3. 是否带液晶屏或数码管显示方式,显示内容:功率、电压、电池容量、续航时间等,对电量显示精度要求。

电池的保护线路上串联了一个电量计量芯片,其中串联的是一个集成的电阻,电阻值一般是20~30毫欧之间。其基本原理是,芯片上集成了一个取样电阻,当流过不同电流后产生不同的压差,芯片就对这个电压(实际转换为电流)和时间进行积分,得到用户使用时的正确电量(注意,电量的单位是mAh)。很多芯片可以实现这个功能,TI的,MAXIM的几个半导体芯片公司均有类似产品出品.电池增加这个芯片后,成本提高,对MCU也提出了"通讯"的要求。那么该芯片通过实时积分得到容量以后,把容量(单位是mAh)数据存储在芯片的EEPROM中,并根据手机的需求,通过通讯线传递给MCU或DSP.就得到了这块电池的准确容量。

库仑计的芯片,即电量计量芯片的存储器里面通常有如下的基本电池信息:

电池的初始容量(mAh),即额定容量,一个电池完全充放后得到的容量。

电池的当前容量(mAh),处于使用状态时的电池容量。

当前流经的电流(mA),即手机的电流损耗。

4. 是否需逆变输出,采用何种方式。方波逆变方式、修正波逆变方式、纯正弦波逆变方式。

方波逆变方式输出的是质量较差的方波交流电,其正向最大值到负向最大值几乎同时产生。这样对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。同时, 其负载能力差,仅为额定负载的40%-60%,并且不能带电动机、洗衣机、电冰箱、继电器、日光灯等感性负载。如果所带的负载过大,方波电流中包 含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大,严重时会损坏负载的电源滤波电容。但成本低,较多人采用

修正波逆变方式的输出电压波形与方波相比,修正波的波形有明显改善,而且高次谐波含量也减少了。传统的修正波逆变器是通过对方波电压进行阶梯迭加而产生的,这种方式存在控制电路复杂,迭加线路所用的功率开关管较多,以及逆变器的体积和重量较大等诸多问题。近年来,随着电力电子技术的快速发展,已普遍采用PWM脉宽调制方式生成修正波输出。修正波逆变方式适用于对用电质量要求不是很高,带阻性电器负载

纯正弦波逆变方式输出的是同我们日常使用的电网一样的甚至更好的正弦波交流电。总括来说,纯正弦波逆变器 提供高质量的交流电,效率高,稳定的正弦波输出,高频技术,体积小、重量轻,对收音机和通讯设备及精密设备的干扰小,噪声低,负载适应能力强。可以带动任何种类的负载(包括电视机、液晶显示器、冰箱等感性 负载)而没有干扰(比如:翁翁声和电视噪音)。但技术要求和成本相对高。

5. DC输出需几组电压电流,是否需PD、QC协议的TYPE-C口输出,其电压电流是否需定制化。

USB Type-C具有以下特点: 最大数据传输速度达到10Gbit/秒,也是USB 3.1的标准; Type-C接口插座端的尺寸约为8.3mm×2.5mm纤薄设计; 支持从正反两面均可插入的“正反插”功能,可承受1万次反复插拔; 配备Type-C连接器的标准规格连接线可通过3A电流,同时还支持超出现有USB供电能力的“USB PD”,可以提供最大100W 的电力。

目前是市场上的PD、QC协议芯片大都输出电压电流是设定好的,由于软件的不开放,定制化设计对方案公司设计能力要求较高

UPD300是一款 USB Type-C接口控制器和Power Delivery控制器二合一的芯片方案。 该款芯片全面满足 USB 开发者论坛组织定义的 USB 3.1 标准集里面的相关规范。 UPD300 芯片提供一个灵活的可编程架构,可允许持续固件升级以满足未来标准的更 新。它集成了必要的数字逻辑和模拟电路来实现 Type-C 接口的检测和控制以及 PD 供电协 议中的物理层 BMC 编码,协议层的收发状态控制,同时还集成了高性能 MCU 核来实现 PD 供电协议中的上层策略管理及本地的系统配置管理。通过采用此架构,UPD300 能实现一个 完备的 PD/Type-C 系统, 其中包括 SRC/SNK/DRP 接口模式的控制管理及相应的 PD 供电 协议交互及策略管理状态机。 UPD300还提供了必要的对外通信接口,支持与更高层的系统 交互。 UPD300 芯片同时集成了更多的系统模块,降低了对芯片周边物料的需求,结合可灵活 定制化的固件,客户可以将 PD/Type-C 系统容易快速地部署在各类的系统产品上,极大地 缩短开发周期和成本


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