移动电源 PCBA 开发方案全解析

在移动设备普及的当下，移动电源已成为人们日常生活和工作中不可或缺的配件。而移动电源的性能与可靠性，很大程度上取决于其内部的 PCBA（印刷电路板组件）。本文将全面解析移动电源 PCBA 的开发方案，涵盖核心模块、快充协议、设计要点以及安全设计与验证等方面，为电子爱好者和相关从业者提供参考。

一、核心模块揭秘​

1.充电管理​

充电管理是移动电源 PCBA 开发中的关键环节，其性能直接影响移动电源的充电效率和安全性。目前，市场上常用的充电管理芯片有 TP4056 和 BQ25895 等。​

TP4056 适用于单节电池的充电管理，具有电路简单、成本低等优点。而 BQ25895 则是一款快充利器，能够支持多种快充协议，大大提高充电速度。​

充电过程遵循恒流（CC）→恒压（CV）→截止（电流低于阈值）的模式。以单节锂电池为例，通常设置 1A 的充电电流，截止电压为 4.2V。在充电过程中，通过 NTC 热敏电阻对电池温度进行实时监控，当温度过高或过低时，芯片会自动调整充电电流或停止充电，以保障充电的安全与高效。​

2.电池保护​

电池保护是确保移动电源安全可靠工作的重要保障，其主要功能是防止电池过充、过放、过流以及短路。常见的电池保护方案是采用 DW01 + 8205A 组合芯片。​

DW01 是一款高精度的电池保护芯片，能够实时监测电池的电压和电流。当电池电压达到过充保护阈值时，DW01 会控制 8205A（一款 MOS 管）截止，停止充电；当电池电压低于过放保护阈值时，同样会控制 8205A 截止，停止放电。此外，当出现过流或短路情况时，DW01 也会迅速做出反应，切断电路，保护电池和设备的安全，延长电池的使用寿命。​

3.升压输出​

移动电源内部电池的电压通常较低，无法直接为手机、平板等设备供电，因此需要升压输出模块将电池电压转为设备所需的电压，如常见的 5V、9V 等。​

常用的升压芯片有 XL6009 等，该芯片具有高效、稳定的升压性能，能够在不同的负载情况下保持输出电压的稳定。其工作原理是通过内部的开关管控制电感的充放电，实现电压的升高。在设计升压输出模块时，需要根据输出电压和电流的要求，合理选择电感、电容等元件，以确保升压模块的性能。​

二、快充协议大集合​

1.QC 协议​

QC 协议是高通推出的一种快速充电协议，通过 FB 引脚电压调制来实现不同电压档位的切换，如高通 QC2.0 支持 5V、9V、12V 等电压档位，QC3.0 则在此基础上增加了电压调节的精度，能够实现更灵活的充电控制。​

QC 协议广泛应用于各类手机、平板电脑等设备，通过与支持 QC 协议的充电器和移动电源配合，能够大幅提升充电速度。在移动电源 PCBA 开发中，需要选用支持 QC 协议的充电管理芯片和升压芯片，并进行相应的电路设计和调试，以确保移动电源能够正常支持 QC 快充功能。​

2.PD 协议​

PD 协议是 USB-IF 组织推出的一种通用快充协议，支持 USB Type-C 接口，具有功率范围广、兼容性强等优点。PD 协议能够提供最高 100W 的功率输出，不仅可以为手机、平板等小型设备充电，还能为笔记本电脑等大功率设备快速充电。​

例如，PD 协议支持 20V 的电压档位，能够满足笔记本电脑对高电压、大功率的需求。在移动电源 PCBA 开发中，支持 PD 协议需要选用相应的 PD 控制器芯片，并进行复杂的协议协商和电路设计，以确保移动电源与不同设备之间的兼容性和充电安全性。​

三、设计要点​

1.原理图设计​

原理图设计是移动电源 PCBA 开发的基础，需要遵循一定的框架和规范。基本框架为：(USB 输入)→(充电 IC)→(电池 + PCM)→(升压 IC)→(USB 输出)。​

在设计过程中，要合理布局各模块，确保电路连接准确无误。例如，充电 IC 与电池之间的连接要可靠，避免出现接触不良等问题；升压 IC 与 USB 输出接口之间的电路要设计合理，以减少信号干扰和功率损耗。同时，还需要考虑电路的保护功能，如过压保护、过流保护等，在原理图中设置相应的保护电路。​

2.PCB 布局​

PCB 布局对移动电源 PCBA 的性能和可靠性有着重要影响。在进行 PCB 布局时，需要注意以下几点：​

功率路径走线要短而宽，一般要求线宽≥1mm/A，这样可以减少电阻损耗，提高电路的效率。模拟地与功率地要单点连接，以降低干扰，避免模拟信号受到功率信号的影响而产生误差。此外，对于发热较为严重的 IC，如升压 IC、充电 IC 等，要在其底部焊盘接地散热点，以加强散热，防止芯片因温度过高而损坏。​

四、安全设计与验证​

1.测试项目​

为确保移动电源的安全性和可靠性，需要进行一系列的测试项目。​

过压保护测试：将输入电压升高到 12V，对移动电源进行 60s 的冲击测试，观察移动电源是否能够正常保护，避免因输入过压而损坏内部电路。​

短路测试：多次短接移动电源的输出端口，测试后检查移动电源是否能够正常恢复工作，确保在意外短路情况下不会对设备和人员造成伤害。​

热测试：将移动电源置于 60°C 的环境中，进行 72 小时的满载老化测试，观察移动电源在高温环境下的工作状态，确保其在极端条件下能够稳定工作。​

2.认证要求​

移动电源作为一种电子设备，需要符合相关的标准和认证要求，以保障用户的安全和产品的质量。​

在安全方面，需要符合 UL2056（电池系统）、IEC62368-1（安规）等基础标准。这些标准对移动电源的电气安全、机械安全、防火安全等方面都做出了明确的规定。​

在电磁兼容性方面，需要通过 FCC Part 15 B 级（辐射干扰）等 EMC 测试，确保移动电源在工作过程中不会对其他电子设备产生干扰，同时也不会受到其他设备的干扰。​

通过以上安全设计与验证，能够确保移动电源 PCBA 的安全性和可靠性，为用户提供安全、高效的充电体验。​

审核编辑 黄宇