充电宝电路结构及工作原理分享

好人

充电宝通过降压电路或者说充电芯片对充电宝电芯储能(充电)，通过升压电路对手机电池进行充电，同时还有各种保护电路。

那么为什么要升压？为什么要降压？其电路工作原理怎样？

本文带你全面了解充电宝的充电秘密！

一、充电宝电芯（储能核心）

这是充电宝的“油箱”，负责存储电能。目前主流使用的是锂聚合物电池，少数旧型号可能还在使用18650锂离子电池。

锂聚合物电池：优点是形状灵活（可做成扁平块状）、重量相对轻、安全性较好（不易爆炸，但会鼓包）。

18650锂离子电池：外形像5号电池的放大版，优点是技术成熟、成本低、能量密度高；缺点是形状固定，需要多节组合，有爆炸风险（需配合保护电路）。

二、电路板（控制大脑）

这是充电宝的“大脑和神经中枢”，集成了多种关键电路，负责所有智能控制和安全保护。主要包括：

A、升压电路：

如图示


这是充电宝给手机充电时的关键。

电芯的电压通常在3.7V左右，而给手机充电需要5V的USB标准电压。升压电路就是负责将电芯的3.7V电压“提升”到稳定的5V输出给手机充电。

该电路工作原理:

其实就是一个BOOST拓扑结构升压电路，L为储能电感，D为续流管，Cout为输出滤波电容。

升压芯片为TPS6108S，内置场效应开关管，当开关管导通时，电芯+3.7V给L充电，当开关管截止时，L产生左“-”右“+”的感应电压，与+3.7V叠加通过续流管给电容Cout充电形成+5V电压，同时供手机充电。

B、降压电路(或充电芯片)：

这是给充电宝自身充电时的关键。当您用充电器（通常是5V）给充电宝充电时，降压电路(充电芯片)将输入的5V电压“降低”到适合电芯存储的约4.2V的充电电压给电芯充电。

如图示

该电路充电特点:

采用三段充电原理

①涓流充电

初始小电流充电，以唤醒电池，防止大电流损坏电池

②恒流充电

电池被唤醒进入充电状态后，进入大电流恒流充电阶段。

③恒压充电

随着大电流充电，电池电压逐渐升高，当达到+4.2V时，进入恒压充电阶段。

C、保护电路：

如图示例

这是安全保护电路，它由两个N型场效应管Q1、Q2做保护管，充电宝正常充电或放电时，两管处在导通状态。
保护电路通常包括：

过充保护：

充电宝电芯通过充电器充电时，当电芯充满后，芯片3脚输出低电平信号，使Q2截止自动切断输入，防止过度充电导致鼓包或危险。

如图示


过放保护：

充电宝给手机充电时，电芯电量耗尽前，芯片1脚输出低电平，Q1截止，自动切断输出，防止电压过低损坏电芯。

如图示



短路保护：

如过流/过载保护：当输出电流超过额定值时（如被充电设备要求电流过大），芯片1脚输出低电平，Q1截止，自动限制或切断输出，若负载短路排除，又自动恢复。

温度保护：

监测内部温度，防止过热。

如图示

此外还有电量指示电路：

控制那些LED灯珠或数码管，显示剩余电量。

手电简照明驱动电路。

如图示

充电宝是一个智能设备，所有功能通过一个主控芯片MCU，协调以上所有功能，实现智能管理。

如图示

充电宝的输入/输出接口：

常见的包括Micro-USB、USB-C（用于输入，即给自己充电）、标准USB-A（用于输出，即给手机充电）。现在很多充电宝的USB-C口也支持输出。

三、工作原理简述

从上面分析可知，充电宝的工作可以清晰地分为两个过程：

①储能（给自己充电）

当您用充电器给充电宝充电时：

交流电（AC 220V）经过充电器被转换成直流电（DC 5V）。

这个5V的直流电通过充电宝的输入接口（如USB-C）进入电路板。

降压电路开始工作，将5V电压降至约4.2V的恒定电压/恒定电流，对电芯进行充电。

电能被转换成化学能储存在锂电芯中。

此时保护电路全程监控，确保充电安全。当电芯电压达到4.2V（即100%电量）时，过充保护会切断充电电流。

②供能过程

当您按下按键，用充电宝给手机充电时：

电芯内部的化学能被释放，转换成大约3.7V的直流电。

这个3.7V的电压无法直接给手机充电，因此升压电路开始工作，将3.7V电压提升到稳定的5V电压。

稳定后的5V直流电通过输出接口（如USB-A）和数据线，输送给手机。

手机内部的充电管理芯片会接收这5V电压，并根据手机电池的状态进行再次调整，最终为手机电池充电。

在整个放电过程中，保护电路同样在后台工作，防止过放、过流、短路等情况发生。

以上就是充电宝的构成及其工作原理分析，所有电路均为示例参考！
每天分享电子知识，仅供参考，多谢支持！

花儿芳芳

这个好赞一个！

hkli2011

图文并茂，赞一个！

gzh19680820

谢谢版主分享资料。

AM639

好文章！赞！