小米10400移动电源技术方案深度剖析

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1、小米10400 移动电源技术方案深度剖析 移动电源网独家撰稿，转载请保留出处链接。 大家好！我是来福，移动电源资深技术爱好者，鉴于目前网络上移动电源方案知识甚少，而移动电源最核心的 技术恰恰就在方案，从今开始特在移动电源网开设移动电源方案技术篇连载，对目前市面主流品牌，畅销产品等 移动电源方案一一深度剖析，与移动电源设计师和技术迷们一起分享！我们首款产品就选目前最热门的小米 10400mAh 移动电源吧。 研究移动电源很久，各种方案满天飞，有感而发写一些东西和大家分享。这篇文章献给移动电源行业中的设计 师朋友和一些技术迷。希望借这篇文章可以引发移动电源行业对技术方案的重新思考。先从小米开刀吧。

2、小米移 动电源自面市以来，以低廉的价格、良好的做工以及品牌效应受到市场的追捧。但在火热的表象下却需要一些冷 静的思考。这里假设大家对小米稍微有些认识，不讨论非技术性问题，如外观等。下面是小米电源板的正反面照 片： 先看下小米的方案： 1 、BQ24195 充放电集成芯片： 小米希望减小面积，所以选择了充放电集成的方案。同时小米认为 TI 的芯片会带来更好的效率和可靠性。但 实际上 TI 的芯片显然不适合移动电源使用。暂不说 2.8 美金的售价。该芯片主要特征： 采用高压工艺； 内部集成了 4 颗 MOS，其中一颗用于路径管理，支持同时充放电，一颗用于检测充电电流，剩下 2 颗 N 管组成双 N

3、 结构； 1.5MHz 开关频率： 这是为了使用小尺寸电感，因此电感 DCR 也小，在大电流输出时效率会更好。 其中采用 QFN24 封装： 尺寸小，但外围还需要搭配很多器件。 电池充电电压精度20mV： 这个指标很一般。优秀的指标是2mV 。 2A 充放电效率在 88% 以上： 但实际上移动电源设计中需要外加电感、电流检测电阻、锂电保护等，所以整体效率在 3.3V 转 5V 时仅 有 81%。2.4A 时发热达到 100 度，达到芯片极限。优秀的芯片可以保证 3V 转 5V 在 2A 时有 90% 以上的效 率，温度在 50 度以内。 带 I2C 接口调节各种阈值；但精度不够。 对这样的方案

4、会有几个问题： 无法做输出短路保护，是个严重的问题。外部短路保护性能必然不如芯片内部保护。这是保险公司需要 考虑的问题。 无法实现空载检测，需要外置电流检测电阻并采样判断。 无法实现电量检测，需要外部电路 总之，TI 的该款芯片不是移动电源最合适的芯片。 2、ABOV 单片机： 单片机的选择很多，无非是速度、字长、指令集、存储空间、外部资源等的区别。移动电源中，单片机主要 做状态控制、显示、按键响应、电流电压检测、空载检测、过温保护等等。但注意的是单片机绝对不能做电源反 馈环路控制。在这点上小米有清醒的认识。但国内诸多移动电源的小公司仍然在铤而走险为降低成本采用所谓的 MCU 多合一方案。这里

5、只需要说明一点，但由于设计欠考虑，在早期的小米移动电源中发生了无法检测输出空载 的情况，在后面会谈到。这都是因为单片机的 ADC 实际上是无法执行微小电压检测的，失调电压高达几毫伏。 3、空载检测： 10mOhm sense 电阻做放电电流采样。但这个电阻后来在 13 年 10 月底紧急又改为 100mOhm。小米的空载检 测和其他公司不太一样。100mOhm 电阻并没有串联在输出通路，而只流过几百毫安的电流，损耗 100mW 。空载 检测是行业难题。检测电阻一般在 50mOhm，4A 电流下会产生 800mW 损耗，成为损耗的大户。而且空载检测的 精度也只能做到 50mA，也就是 2.5mV

6、。目前业界最好的水平是 10mOhm 检测电阻，检测 30mA 电流。 4、手机智能识别： 小米采用 TI 的 tps2514 芯片，很多人误以为这是颗 MOS ，实际是用于手机智能识别的小芯片。目前移动电源 大多数不能智能识别手机类型，只是固定地将 D+D-短接或接到 2V 和 2.7V 。 5、过温保护：过温保护是很多厂家为省成本省掉的。小米算是比较有良心的公司。移动电源虽然便宜，但揣在身上是个炸 弹。任何的保护都不为过。 6、采用了 4 颗 6mOhm 的 MOS： 小米在用料上还是舍得花钱的，要知道每颗 MOS 需要几毛钱人民币。 7、电池保护： 采用了 1 颗锂电保护芯片、2 颗 M

7、OS 和一个 10mOhm 熔丝做保护。标准的电池保护方式。这也是因为小米选 用的 TI 芯片不能做完善的电池保护所致。优秀的芯片是可以对电池进行全方位防护的，甚至不需要再另加电池保 护。 8、LG 电芯： 小米采用的是传统的锂电池电芯，而非更好的聚合物电芯。当然是成本的考虑。他们也是需要在成本和用户 体验上权衡的。毕竟 LG 愿意贴给小米。9、铝外壳： 小米是个懂得营销的公司。时尚不时尚，长得时尚最重要。当然散热也绝对是一个重要的考虑。 10 、4 颗 LED 灯显示电量 小米的电量显示确实不上档次。这和成本预算应该有关系。另外想把板子做小，加个液晶屏也不合适。但四 颗 LED 灯确实又不符

8、合小米想体现的科技感。面积、成本和用户体验是个艰难的平衡过程。真正致命的不是寒碜 的问题，小米对于电量检测采用的是最简单的电池电压检测。如果瞬间插入适配器或手机可能会导致灯来回跳。 目前小米产品的显示方式还在改进。 11、散热片 没有这块小小的散热片，产品会非常烫。即使如此，小米也只敢让电池工作到 3.3V 就停止放电。要知道再进 一步下降到 3V 甚至 2.8V 时，小米和保险公司都会不自信。那其他移动电源公司就更不用讲了。 12、0402 电阻手机电阻用在移动电源上就是为了让板子看起来小。实际上小米采用的元件颗数并不少，差点就摆不下去了。 优秀的方案只需要 10 几个元件。 总结：小米显然

9、想用 TI 的芯片、LG 的电芯、Abov 的 MCU 告诉用户这是个很好的产品，并使用手机用的电阻 等方式刻意做小 PCB 面积，树立高大上的形象。然而这显然不是最好的方案，无论从性能、元件个数或 PCB 面积， 很多细节还没有处理很好。下面列举我们发现的一些问题，实际很多问题是选择芯片方案所带来的。下面列举几个大家使用过小米后的反馈，主要总结一些和技术相关的反馈： 1 手机充满电后，移动电源没有待机，还在一直放电的状态。后来发现将 10mOhm 电阻换成 100mOhm 电阻。 这涉及到空载检测的问题，前面有分析。 2 移动电源同时插适配器和苹果手机，手机显示不能充电。 这个涉及到同时充放

10、的负面问题。同时充放电时，输入和输出直接连接，当适配器电流能力不能支持后面充 电手机时就会拉死掉适配器。这是很危险的事情。实际上这时手机原本可以检查移动电源 D+D-端口来判断充电能 力的，现在一旦和输入连接，由适配器直接连接到手机充电，就无法知道适配器的带载能力。最好的方式是不要 同时充放电，先由电池给手机充满，然后再用适配器给电池充满。 3 实际放电 6893.9mAh。效率为 6893.9mAh/10400mAh=66.3% 这不只是 TI 芯片及板上损耗的问题，还有电池欠压阈值过低的问题。小米在电池电压低于 3.3V 时就不再工作， 可能出于防止过热的考虑，也可能希望移动电源不工作在预

11、充电阶段，节约充电时间。优秀的移动电源可以放出 接近 8000mAh。另外目前关于移动电源效率的计算五花八门。本质原因是效率很低，不敢给消费者看。其实消费 者最关心的就是能充多少次手机。这里的公式是最客观的。 4 电量显示精度，插手机时电量显示灯会变。 电量显示问题是一个行业问题。很多时候厂家都是通过“欺骗”消费者眼睛的方式回避了电量测试不准的问 题。电量显示一般可以由电流积分或电压来判定。但每个电池电量和电压关系都不同。电池内阻会导致电池电流 变化时检测到的电压会突变，造成指示灯来回跳。这就像开电动车的瞬间电量会突然掉下去一样，是个电量计量 的假象。目前电量检测一般在 30%精度，优秀的方案

12、可以做到 1%。 5 3.25V 就不能对外输出电流。 没有电池内阻补偿计算电池电压，所以 2A 时在 3.3V 就不对外输出了。这样充手机的次数非常有限。这属于 严重问题。小米可能有如下几个考虑：低电池电压时 TI 芯片发热过大；低电池电压时要经过预充电阶段，充电时 间长。 6 充满电的时间比理论时间长。 这是普遍问题。小米直接避过预充电阶段进入快速充电阶段。但仍然无法避免恒压充电阶段。目前业界最先 进的方式是最大限度省掉恒压充电时间，尽量恒流充电到底。 7 工作温度 3.3V 可以支持 2A 充电，芯片表面温度 65 度，内部温度可能在 80 度，如果没有加散热片，热量是可想而知的。 如果

13、带 2.4A 负载，温度高达 100 度。很多公司其实无法做到 3V 转 5V 全部实现 2A 充电。目前优秀的芯片可以做 到 3V 转 5V 达到 2.4A 电流，温度在 60 度。 8 只有一个输出口，没办法同时给手机和平板充电。 小米以后肯定会改进。 9 除充放电外，只有手电功能。 小米以后肯定会改进。 10 没有用聚合物电芯，比较重。 小米以后肯定会改进。 整体来说，小米的方案从技术上没有太多新意，指标平庸，但可靠性和商业上考虑比较多。移动电源看似一 个配件，但电源本身是极其复杂的一门学问，需要沉下心来细细思考和优化。中国电子工业需要升级，而不能再 走低质低价的老路。目前市面上方案非常多，但确实都多少有问题，没有行业公认比较好的解决方案。