智能移动电源：集成太阳能光伏、直流输入和备用锂离子电池

这款新设计将关键功能整合到紧凑的外形尺寸中，使之更适合商业应用，同时保持稳健的性能并拥有智能电源管理系统。

引言 随着便携式电子产品需求的持续增长，开发更高效、更轻便的电源管理系统已成为行业刚需。

移动电源已成为现代生活中不可或缺的配件，为智能手机、平板电脑和其他USB供电设备提供可靠的备用电源。

我们首先使用评估演示板创建了一种模块化移动电源充电解决方案，用于概念验证。

该原型通过多块演示板堆叠组装而成。

随后，设计演进为单板解决方案，在性能方面得到增强并完成了多项改进。

该解决方案接受多种输入源，例如电池、太阳能或直流适配器，并能智能管理功率流，在给电池充电的同时为负载供电。

本文旨在探讨ADI公司的IC如何在紧凑设计中保持出色性能，实现智能电源路径管理。

文章概述了单板解决方案的设计考量、概念和性能评估，并着重介绍了单板相较于多板概念验证的改进。

设计模块布局 在此布局设计中，我们开发了一种紧凑且简化的架构，以支持两种宽范围输入电压：来自太阳能电池板的电压和来自AC转DC适配器的电压。

电源输入通过LTC4416电源路径控制器和LTC4162电源路径降压充电器进行智能管理。

该配置能够高效地为各种锂离子电池充电，最多支持4S1P电池组配置。

图1.单板设计模块 如图1所示，该系统通过降压-升压开关稳压器LTC3115-1动态调节输出到负载的电压，并确保稳定输出最高5 V、2 A的电源，同时LTC4162会监控电池的电量水平。

器件选择和设计布局 三个主要器件根据设计模块的设置来优化系统性能。

选择这些器件是为了提升系统效率、有效降低功率损耗、节省PCB布局空间，并减少整体成本。

其布局示意图参见图2。

图2.单板布局示意图 1.利用LTC4416支持双输入源 双输入电源之间的切换可采用基于二极管的简单“或门”配置实现。

然而，这种方法会产生显著的功率损耗，原因是二极管两端存在固有的正向压降，即便使用低压降肖特基二极管依然如此。

LTC4416能够在两个输入源之间实现无缝切换，压降极低，功率损耗大大降低。

该器件通过控制外部P沟道MOSFET来模拟理想二极管，显著降低了导通损耗，从而提升了整体系统效率和可靠性。

LTC4416有六种不同的工作模式。

具体工作模式取决于E1和E2输入引脚的配置，详见数据手册所述。

此设置选择的模式为：V1大于V2，其中E1设置为检测(Sense)，E2设置为0。

这意味着芯片优先使用V1电源。

在这种工作模式下，IC被配置为优先使用V1，可接受15 V到35 V DC的宽输入电压范围，而V2电源由太阳能电池板提供（3.6 V到15 V），用作备用电源。

当V1大于或等于15 V时，E1使V1源成为主要电源，并关闭V2电源，因为V1大于V2。

当V1降至13.4 V时，V2成为主要电源，而V1与输出断开。

只要太阳能电池板的电压在3.6 V到15 V之间，V2就会持续为输出负载供电，直到V1恢复。

V1的恢复点设置为15 V，如图2所示。

V1的故障点和恢复点可通过更改图2中R1、R2和R3的电阻值来修改。

数据手册中提供了如下计算公式： 确定V1后，便可选择V2以保证最佳配置。

如果V1发生故障或不可用，系统会自动切换到V2以维持供电，直至达到恢复点为止（前提是V1 > V2）。

输出电源始终锁定较高电压源，如果V2 > V1，则不会恢复。

2. 智能电源路径管理 在移动电源和某些设备中，电池的使用和充电可能会同时进行。

针对此类应用，实现电源路径充电是理想解决方案。

这种方法通过高效管理系统与电池之间的电力分配，帮助优化电池性能并延长总使用寿命。

系统会智能地管理电源输入，从三个输入源选择一个：AC转DC适配器、太阳能电池板或电池。

AC转DC适配器或太阳能电池板主要用于给电池充电。

如果AC转DC适配器发生故障，并且太阳能电池板电压降至最低值以下，则系统会自动切换到已充电的备用电池来为负载供电。

来自LTC4416电源路径的输出馈入LTC4162-L，后者支持最高35 V的输入电压。

即使电池电量耗尽或无电池，LTC4162-L也能立即工作。

它集成了最大功率点跟踪(MPPT)功能，可提升太阳能转换效率。

在明亮阳光下，太阳能电池板工作在两个区域：低阻抗时维持恒定电压，高阻抗时维持恒定电流。

这种行为可确保设备在较低阻抗（例如较高电压区域）下工作时，控制环路也能保持稳定。

然而，该IC使用输入电压来寻找MPPT，故太阳能电池板电压会因较高阻抗（例如较低电压区域）而下降，使得控制环路变得不稳定。

在设计中，太阳能电池板输入工作在高阻抗状态(

喜报丨五月事业Buff叠满的星座TOP5！

你跟朋友同事之间的互动会非常多，也有可能要参加一些团体活动。

在其中可以发掘到新的机会，得到有用、靠谱的建议或者拿到一些新资源。

贵人运也是非常好，可能会有人主动接近你，打算跟你合伙做生意，或是提供给你跳槽的机会。

有些小伙伴也可能准备开始做副业，跟朋友、家人一起做点什么。

等到了下半月，金星还会来到你的事业领域。

你会比以往细心很多，能够处理好各种繁琐的事务。

这样自然可以赢得来自团队的信任支持，以及上司领导的肯定。

你也可以做新的尝试，去挑战一些困难的事情，因为现在身边人会支持你，成功概率会大很多。

有部分人也能如愿升职。

不过要注意心态稳定，做事别太着急。

注意：虽然关系上不错，但也在工作中注意与上下级之间的沟通交流，避免因为言者无心的误会造成人际关系中的嫌隙是非，或给工作落实造成阻力。

另外也有的人可能要忙碌一些家务。

为此会有分心或感觉忙碌，时间不太够用。

别忘记给小巫点个在看，这样才能好事接连发生！ [参考上升和太阳天秤座] 第二名：狮子座 事业运指数： 这个月狮子座对待工作是务实、勤恳的。

特别是上半月的时间，你会很有把控力，主动承担，抗压能力拉满。

非常适合主导项目，参加公开活动，进行商务谈判。

你可以大胆一点，相信自己的能力与判断力，做决策时一锤定音，更能获得旁人的信服。

表现优异，自然能够升职加薪。

如果你想要跳槽、换工作，机会也不少，有可能会有行业资源主动找上门，事业格局扩大。

等到了下半月，火星也会来到你的事业领域。

你的竞争意识会大幅度提升。

非常有取胜意识的。

如果有在跟你竞争的人，你会有很大概率取胜。

如果没有，你也会自己跟自己比，希望自己做的工作能够更加的出色。

但忙碌程度也提升了，未来一个多月要做好加班准备。

并且你也要注意下自己骄傲自负、好面子的问题，小心因固执犯错、得罪他人，还是要放低姿态、虚心听取意见。

注意：这段时间你的工作运势是不错的，做事也很积极。

但也要留一些细节。

比如碰到领导的指导意见，要虚心接受。

不要自以为是。

也要留意沟通，文书方面的错误。

多检查几遍，尽量避免麻烦。

也要有耐心，不要贪功。

给小巫点个“在看”，事业勇攀高峰！ [参考上升和太阳狮子座] 第三名：处女座 事业运指数： 这个月处女座的工作成果还不错。

上半月的时间，你是比较细心地，适合细化工作、项目管理、流程优化、质量把控。

你做事谨慎，能精准发现问题，工作效率也高，很可能会获得领导与客户高度认可。

工作有条不紊、稳步推进。

大环境也比较平稳，没有太多大波折。

有些人会获得小额奖励、绩效奖金。

同时你也可能向外跑，尤其是下半月火星也会来到你的远行领域，工作中有出差，跑动，外出的概率大大增加。

同时也可能要学习，进修，增加自己的专业技能。

还有就是，也有些小伙伴会有较强的创业意愿，阐述自己的想法，或是去做些创新，尝试新的行业领域、承担更大的任务挑战。

要记得注意结合实际情况、避免侥幸心态。

月底时，也可能看到一些新的工作机会、有换工作、职位变动的可能性。

注意：这段时间也是处女座的小伙伴思考比较多的时候，你可能会看到一些合作事务的成果出现。

也会思考自己的付出与收获，是不是成正比，从而去调整自己的状态，做新的计划。

健康上也要留意一下。

容易因为多思影响睡眠，出现头疼等问题。

点赞小巫本篇文章，给自己助力，加油打气！ [参考上升和太阳处女座] 第四名：摩羯座 事业运指数： 这个月摩羯座会拿到想要的结果。

上半月的时间，你是很灵活的，对数字也很敏感。

同时也有不错的逻辑、分析能力。

所以大部分事情做起来都是比较顺利的。

效率会是相当不错的。

同时工作安排是比较随性的，会有一些时间的变动。

时间比较弹性，你可以自己做安排，感觉不紧张，会比较舒服。

同时也有新的安排，也会有合作找上门来。

对于在求职的人来说，也会有好消息传来，通过考试、面试。

到了下半月，贵人运也提升，有可能获得前辈、领导指点，让你有所收获，能够解决长期难题，事业更上一层楼。

还有就是，你也可以多在人际方面上点心，下半月的时候多跟人接触，拜访下客户等，很可能有意外的收益到来，或开启一项新的合作。

注意：这个月也需要留意下跟家人的矛盾，可能因为琐事发生吵架，又或者是家中容易有物品电器的损坏。

同时也要关注自己的健康，容易有睡不好的问题。

别忘了给小巫点个“在看”，好运持续！ [参考上升和太阳摩羯座] 第五名：双子 座 事业运指数： 这个月双子座要好好运用自己的想法。

这个月太阳、水星都在你的内心领域，对双子来说是自我调整的时间，你会对自己有更好的认知，释放一些压力，也看到更大的发展空间，找到明确的个人定位，职场相应有提升。

同时这个月你也有好运，因为金星也在双子座。

你的人缘好，受人关注，自身判断力很准确，有助于落实工作，做决策等。

另外，你的重点也还可以放在社交方面。

职场社交应酬等事务较多，人际关系中可能有新的机会出现，积累人脉、迎接工作、投资的资源。

如果你做销售，有望接触到新的客户，拿到更多订单。

不过有些项目可能会比较着急，需要你快速完成。

在客户方的催促下，你也难免跟着有点心急。

好在金星也代表贵人，到关键时刻，你的身边也会有人帮。

注意：这个月你的想法也是蛮多的，可能会碰到一些事情比较纠结，选择多了也会是一种烦恼。

同时也要留意细节，信息的准确性，小心马虎出错。

别忘了给小巫点个“在看”，就能全力收敛好运！ [参考上升和太阳双子座] 小巫占星课程重磅开启， 看懂星盘，洞悉事业・情感・财富， 解锁人生主动权，远离内耗与迷茫。

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