近日接修一款2016年2月份生產(chǎn)的VIVO充電寶，該電路核心芯片為MP3411，外圍元件很少，為此，特繪下其電路圖（見圖1所示）。

一、MP3411簡介
       MP3411是一款集成了充電管理模塊、LED電量顯示模塊、同步升壓放電管理模塊的移動電源管理芯片，其特點是：
1.線性充電，同步升壓放電，內(nèi)置充電、放電功率MOS。
2.高達1A的可編程充電電流。
3.同步升壓最大輸出電流1A。
4.獨創(chuàng)升壓輸出熱調(diào)節(jié)技術(shù)。
5.涓流/恒流/恒壓充電，并具有無過熱危險情況下實現(xiàn)充電速率最大化的熱調(diào)節(jié)功能。
6.C/10充電終止，自動再充電。
7.預設4.2V充電電壓，精度達±1%。
8.放電模塊過流、短路、過壓、過溫保護。
9.4顆LED電量顯示、充放電指示及異常指示。
10.KEY鍵單擊顯示電量，雙擊開關手電筒。
11.在非充電模式下，升壓模塊常開，即插即用。
       MP3341引腳功能見圖2所示，管腳功能見表1，功能框圖見圖3所示。

       表1 MP3411管腳功能

       MP3411內(nèi)部集成一顆完整的充電模塊，利用芯片內(nèi)部的功率管對電池進行涓流、恒流和恒壓充電。充電電流由ISET引腳外部設定，最大持續(xù)充電電流為1A，不需要另加阻流二極管和電流檢測電阻。芯片內(nèi)部的功率管理電路在芯片結(jié)溫超過100℃時自動降低充電電流，達到150℃時電流減小至零。此功能可以最大限度的利用芯片的功率處理能力，不必擔心芯片過熱而損壞芯片或者外部元器件。
       當VDD的輸入電壓超過3.0V并且大于電池電壓時，充電模塊開始對電池充電。如果電池電壓低于2.9V，充電模塊用小電流對電池進行預充電；當電池電壓超過2.9V時，充電器采用恒流模式對電池充電；當電池電壓接近4.2V時，充電電流逐漸減小，系統(tǒng)進入恒壓充電模式；當充電電流減小到充電結(jié)束閾值時，充電周期結(jié)束，完整的充電過程為涓流－恒流－恒壓。
       充電結(jié)束閾值是恒流充電電流的10%。當電池電壓降到再充電閾值以下時，自動開始新的充電周期。
充電電流是通過一個連接在ISET管腳與GND之間的電阻來設定的，設定電阻和充電電流采用下列公式來計算：
R_ISET=1000/I_CH（誤差±10％）
升壓輸出模式
       MP3411提供一路同步升壓輸出，集成功率MOS，可提供5V/1A輸出，效率高達90%。MP3411采用1MHz的開關頻率，有效減小外部元件尺寸。在非充電模式下，芯片默認工作在升壓輸出狀態(tài)，空載電流為120μA。
       升壓輸出為芯片內(nèi)部設定的5V，在重載的狀況下，MP3411工作在固定頻率1MHz，并且逐周期限流，當負載電流逐漸減小時，MP3411進入間歇式輸出模式，以保證輸出電壓調(diào)整能力。當負載電流低于20mA（典型值）超過16s后，輸出電壓仍然保持5V， LED1～LED4滅，提醒用戶外接設備充電已結(jié)束。
       當電池電壓低于2.9V以后，升壓模塊會被鎖定在關閉狀態(tài)，防止虛電反彈后升壓模塊重新開啟，這時只有插入適配器或單擊KEY鍵可以解除鎖定，同時要求電池電壓大于3.2V以上升壓模塊才會重新啟動。
MP3411提供輸出過流、過壓、短路、過熱以及電池欠壓等多種異常保護，可有效保護電池及系統(tǒng)安全。      

       在發(fā)生輸出過流、短路及過溫情況時，芯片關閉升壓模塊，在200ms后重新啟動，若異常未解除則芯片不斷關閉重啟（稱之為打嗝模式）。MP3411通過控制續(xù)流PMOS可以有效阻止輸出電流的倒灌。
KEY鍵功能
       MP3411提供多功能KEY鍵，在非充電模式下單擊KEY鍵，LED1～LED4顯示電池電量，16s后關閉。單擊KEY鍵可以解除升壓模塊UVLO鎖定。在1s內(nèi)雙擊KEY鍵可以開關手電筒。
系統(tǒng)管理
       MP3411充電優(yōu)先，如果負載與充電電源都有接入的情況，系統(tǒng)將單純工作在充電模式，無升壓輸出。只有將充電電源移除，系統(tǒng)才進入升壓輸出模式。
LED指示和手電筒
       LED1～LED4為PMOS漏極輸出，分別外接LED燈來指示充放電狀態(tài)與電量；LIGHT引腳為NMOS漏極輸出，外接LED5為LED手電筒：
1.充電時LED1～LED4一直工作在指示充電狀態(tài)，達到電量的LED常亮，當前最高電量的LED 以1Hz頻率閃爍。
2.電池充滿后LED1～LED4常亮。
3.拔掉充電電源后LED1～LED4滅。
4.待機狀態(tài)下，若按下按鍵，LED1～LED4顯示電池電量，16S后關閉。
5.正常放電時， LED1～LED4根據(jù)電池電壓指示當前電量，達到電量的LED常亮，若電池電壓低于3.2V且大于2.9V時，LED1以1Hz頻率閃爍，LED2～LED4滅，提醒用戶電量過低；當電池電壓低于2.9V時，升壓模塊關閉，進入低壓保護模式，LED1～LED4滅。電池電壓回至3.2V以上才可以再次放電。
6.放電結(jié)束，即放電電流小于20mA（典型值）16s后，LED1～LED4滅，輸出保持5V。
7.在充電過程中，如果發(fā)生異常，無法充電時，LED1～LED4滅。在放電過程中，如果發(fā)生短路保護、過流保護、過溫保護，LED1～LED4滅，芯片進入打嗝輸出模式。
8.在1s內(nèi)雙擊KEY鍵可以開關手電筒，LIGHT用來驅(qū)動手電筒，最大驅(qū)動電流為100mA。

表2  充放電狀態(tài)LED1～LED4與電池電壓關系表

二、工作過程
       在微型USB接口接入電源適配器通電時，電路優(yōu)先轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)，此時即使接有負載也無輸出。U1（MP3411）從其1,2腳輸出充電電流給蓄電池GB4、GB5充電，充電過程為涓流－恒流－恒壓，貼片發(fā)光二極管的E1～E4根據(jù)蓄電池電壓的上升情況，分別以不亮、閃爍、常亮來顯示充電狀態(tài)，在電池電壓在2.9V≤VBAT＜3.2V時，E1以1Hz頻率閃爍發(fā)光，E2～E4不亮；在電池電壓在3.5V≤VBAT＜3.7V時，E1常亮，E2以1Hz頻率閃爍發(fā)光，E3～E4不亮，以此類推；當E1～E4全亮時，說明電池電壓已達到4.2V，充電結(jié)束。
       恒流充電電流由U1的6腳外接電阻R1（1kΩ）決定，約1A（1000/1kΩ），在電池電壓低于2.9V時，系統(tǒng)用約90mA小電流對電池進行預充電；在電池電壓超過2.9V時，系統(tǒng)用1A電流對電池恒流充電；在電池電壓接近4.2V時，系統(tǒng)進入4.2V恒壓充電模式。
       在微型USB接口與電源適配器不相接時，電路轉(zhuǎn)入升壓輸出模式，MP3411從其15腳、16腳輸出5V/1A電源供外接J2～J4 USB輸出端口使用。在外接手機充電初期，負載重，電路工作頻率為1MHz，且為逐周期限流；在負載電流逐漸減小時，電路進入間歇式輸出模式，以保證輸出電壓調(diào)整能力；在負載電流低于20mA（典型值）超過16s后，輸出電壓仍然保持5V ，LED1～LED4滅，提醒用戶手機充電已結(jié)束。
       在給手機充電過程中，E1～E4會實時顯示電池電壓變化狀況，當E1～E4全亮時表明電池電壓在3.9V≤VBAT＜4.2V；當E4第一個不亮時，表明電池電壓在3.7V≤VBAT＜3.9V；當E3第二不亮時，表明電池電壓在3.5V≤VBAT＜3.7V，以此類推（詳見表2）；當電池電壓低于2.9V以后，E1停止閃爍不發(fā)光，升壓模塊被鎖定在關閉狀態(tài)，此時只有插入電源適配器通電或單擊S1鍵才可解除鎖定，同時要求電池電壓大于3.2V以上升壓模塊才會重新啟動。
       在非充電模式下單擊S1鍵，可從E1～E4顯示狀態(tài)判斷電池電量大?。ㄔ斠姳?），16s后關閉；在升壓模塊UVLO鎖定時，單擊S1鍵可以解除鎖定；在1S內(nèi)雙擊S1鍵可以打開、關閉手電筒E5。
三、故障檢修
       此為贈品，用戶只用了一次就沒電了，再充電時指示燈不亮，懷疑壞了。
       分析與檢修：估計內(nèi)部電池有問題，小心打開外殼，發(fā)現(xiàn)電池為5節(jié)藍皮18650型可充電池，但無任何標識，奇怪的是5節(jié)可充電池只用其中的GB4、GB5，GB1～GB3根本未用，各電池連接見圖1所示。測電池電壓全部為0V，仔細檢查電池、電路板未見異常，掂量電池感覺沉甸甸的，不像是做了手腳，為何5節(jié)電池只用了2節(jié)，難道是疏忽大意忘記接線了。再次拿住電池左右輕輕一搖，馬上聽見電池內(nèi)部發(fā)出“沙沙”聲，聯(lián)想到網(wǎng)上曝光的假電池裝沙子一事，估計這三節(jié)電池也好不到哪里去。
       此機外殼電池標識為20800mAH，3.7V/48WH，看來是虛標。觀察電路板做工還可以，找來電源適配器相接后通電試機，E1～E4基本能按照表2變化，但E4一直在閃爍，始終充不滿電，此時測電池電壓約4.1V，估計這兩節(jié)電池也有問題，測手電筒功能正常，斷電接入手機進行帶載測試，E1～E4顯示變化正常，但只工作了約1個半小時，手機在充電到約62%時，機器就進入欠壓鎖定狀態(tài)，看來電路板各功能正常，只是電池容量不達標。
       此為用戶用完后未及時補充電，再充電時指示燈又不亮就以為壞了，實際上只要再繼續(xù)充電一段時間，指示燈就會依次點亮的，只是不經(jīng)用而已。此充電寶已不適宜做移動電源，除了電路板，利用價值不高。

◇山東 黃楊