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近日接修一款2016年2月份生产的VIVO充电宝，该电路核心芯片为MP3411，外围元件很少，为此，特绘下其电路图（见图1所示）。 
一、MP3411简介
MP3411是一款集成了充电管理模块、LED电量显示模块、同步升压放电管理模块的移动电源管理芯片，其特点是：
1.线性充电，同步升压放电，内置充电、放电功率MOS。
2.高达1A的可编程充电电流。
3.同步升压最大输出电流1A。
4.独创升压输出热调节技术。
5.涓流/恒流/恒压充电，并具有无过热危险情况下实现充电速率最大化的热调节功能。
6.C/10充电终止，自动再充电。
7.预设4.2V充电电压，精度达±1%。
8.放电模块过流、短路、过压、过温保护。
9.4颗LED电量显示、充放电指示及异常指示。
10.KEY键单击显示电量，双击开关手电筒。
11.在非充电模式下，升压模块常开，即插即用。
MP3341引脚功能见图2所示，管脚功能见表1，功能框图见图3所示。
 表1 MP3411管脚功能
端口 | I/O | 功能描述 | 名称 | 管脚 | LX | 1、2 | O | BOOST开关输出 | PGND | 3 | - | 功率地 | BAT | 4 | - | 电池正极 | VDD | 5 | I | 适配器正电压输入端 | ISET | 6 | I | 充电电流设定端 | AGND | 7 | - | 模拟地 | ILED | 8 | I | LED指示电流设定端 | LED1 | 9 | O | LED指示输出1 | LED2 | 10 | O | LED指示输出2 | LED3 | 11 | O | LED指示输出3 | LED4 | 12 | O | LED指示输出4 | KEY | 13 | I | 多功能按键输入端 | LIGHT | 14 | O | LED手电筒输出端 | OUT | 15、16 | O | 升压输出端 |
MP3411内部集成一颗完整的充电模块，利用芯片内部的功率管对电池进行涓流、恒流和恒压充电。充电电流由ISET引脚外部设定，最大持续充电电流为1A，不需要另加阻流二极管和电流检测电阻。芯片内部的功率管理电路在芯片结温超过100℃时自动降低充电电流，达到150℃时电流减小至零。此功能可以最大限度的利用芯片的功率处理能力，不必担心芯片过热而损坏芯片或者外部元器件。
 当VDD的输入电压超过3.0V并且大于电池电压时，充电模块开始对电池充电。如果电池电压低于2.9V，充电模块用小电流对电池进行预充电；当电池电压超过2.9V时，充电器采用恒流模式对电池充电；当电池电压接近4.2V时，充电电流逐渐减小，系统进入恒压充电模式；当充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束，完整的充电过程为涓流－恒流－恒压。
充电结束阈值是恒流充电电流的10%。当电池电压降到再充电阈值以下时，自动开始新的充电周期。
充电电流是通过一个连接在ISET管脚与GND之间的电阻来设定的，设定电阻和充电电流采用下列公式来计算：
RISET=1000/ICH（误差±10％）
升压输出模式
MP3411提供一路同步升压输出，集成功率MOS，可提供5V/1A输出，效率高达90%。MP3411采用1MHz的开关频率，有效减小外部元件尺寸。在非充电模式下，芯片默认工作在升压输出状态，空载电流为120μA。
升压输出为芯片内部设定的5V，在重载的状况下，MP3411工作在固定频率1MHz，并且逐周期限流，当负载电流逐渐减小时，MP3411进入间歇式输出模式，以保证输出电压调整能力。当负载电流低于20mA（典型值）超过16s后，输出电压仍然保持5V， LED1～LED4灭，提醒用户外接设备充电已结束。
当电池电压低于2.9V以后，升压模块会被锁定在关闭状态，防止虚电反弹后升压模块重新开启，这时只有插入适配器或单击KEY键可以解除锁定，同时要求电池电压大于3.2V以上升压模块才会重新启动。
MP3411提供输出过流、过压、短路、过热以及电池欠压等多种异常保护，可有效保护电池及系统安全。 在发生输出过流、短路及过温情况时，芯片关闭升压模块，在200ms后重新启动，若异常未解除则芯片不断关闭重启（称之为打嗝模式）。MP3411通过控制续流PMOS可以有效阻止输出电流的倒灌。
KEY键功能
MP3411提供多功能KEY键，在非充电模式下单击KEY键，LED1～LED4显示电池电量，16s后关闭。单击KEY键可以解除升压模块UVLO锁定。在1s内双击KEY键可以开关手电筒。
系统管理
MP3411充电优先，如果负载与充电电源都有接入的情况，系统将单纯工作在充电模式，无升压输出。只有将充电电源移除，系统才进入升压输出模式。
LED指示和手电筒
LED1～LED4为PMOS漏极输出，分别外接LED灯来指示充放电状态与电量；LIGHT引脚为NMOS漏极输出，外接LED5为LED手电筒：
1.充电时LED1～LED4一直工作在指示充电状态，达到电量的LED常亮，当前最高电量的LED 以1Hz频率闪烁。
2.电池充满后LED1～LED4常亮。
3.拔掉充电电源后LED1～LED4灭。
4.待机状态下，若按下按键，LED1～LED4显示电池电量，16S后关闭。
5.正常放电时， LED1～LED4根据电池电压指示当前电量，达到电量的LED常亮，若电池电压低于3.2V且大于2.9V时，LED1以1Hz频率闪烁，LED2～LED4灭，提醒用户电量过低；当电池电压低于2.9V时，升压模块关闭，进入低压保护模式，LED1～LED4灭。电池电压回至3.2V以上才可以再次放电。
6.放电结束，即放电电流小于20mA（典型值）16s后，LED1～LED4灭，输出保持5V。
7.在充电过程中，如果发生异常，无法充电时，LED1～LED4灭。在放电过程中，如果发生短路保护、过流保护、过温保护，LED1～LED4灭，芯片进入打嗝输出模式。
8.在1s内双击KEY键可以开关手电筒，LIGHT用来驱动手电筒，最大驱动电流为100mA。
表2 充放电状态LED1～LED4与电池电压关系表 电池电压（V） | 充电 | 放电/单击电量显示 | LED1 | LED2 | LED3 | LED4 | LED1 | LED2 | LED3 | LED4 | VBAT≥4.2 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 3.9≤VBAT＜4.2 | 亮 | 亮 | 亮 | 1Hz | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 3.7≤VBAT＜3.9 | 亮 | 亮 | 1Hz | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 灭 | 3.5≤VBAT＜3.7 | 亮 | 1Hz | 灭 | 灭 | 亮 | 亮 | 灭 | 灭 | 3.2≤VBAT＜3.5 | 1Hz | 灭 | 灭 | 灭 | 亮 | 灭 | 灭 | 灭 | 2.9≤VBAT＜3.2 | 1Hz | 灭 | 灭 | 灭 | 1Hz | 灭 | 灭 | 灭 | VBAT＜2.9 | 1Hz | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 |
二、工作过程
在微型USB接口接入电源适配器通电时，电路优先转入充电状态，此时即使接有负载也无输出。U1（MP3411）从其1,2脚输出充电电流给蓄电池GB4、GB5充电，充电过程为涓流－恒流－恒压，贴片发光二极管的E1～E4根据蓄电池电压的上升情况，分别以不亮、闪烁、常亮来显示充电状态，在电池电压在2.9V≤VBAT＜3.2V时，E1以1Hz频率闪烁发光，E2～E4不亮；在电池电压在3.5V≤VBAT＜3.7V时，E1常亮，E2以1Hz频率闪烁发光，E3～E4不亮，以此类推；当E1～E4全亮时，说明电池电压已达到4.2V，充电结束。
恒流充电电流由U1的6脚外接电阻R1（1kΩ）决定，约1A（1000/1kΩ），在电池电压低于2.9V时，系统用约90mA小电流对电池进行预充电；在电池电压超过2.9V时，系统用1A电流对电池恒流充电；在电池电压接近4.2V时，系统进入4.2V恒压充电模式。
在微型USB接口与电源适配器不相接时，电路转入升压输出模式，MP3411从其15脚、16脚输出5V/1A电源供外接J2～J4 USB输出端口使用。在外接手机充电初期，负载重，电路工作频率为1MHz，且为逐周期限流；在负载电流逐渐减小时，电路进入间歇式输出模式，以保证输出电压调整能力；在负载电流低于20mA（典型值）超过16s后，输出电压仍然保持5V ，LED1～LED4灭，提醒用户手机充电已结束。
在给手机充电过程中，E1～E4会实时显示电池电压变化状况，当E1～E4全亮时表明电池电压在3.9V≤VBAT＜4.2V；当E4第一个不亮时，表明电池电压在3.7V≤VBAT＜3.9V；当E3第二不亮时，表明电池电压在3.5V≤VBAT＜3.7V，以此类推（详见表2）；当电池电压低于2.9V以后，E1停止闪烁不发光，升压模块被锁定在关闭状态，此时只有插入电源适配器通电或单击S1键才可解除锁定，同时要求电池电压大于3.2V以上升压模块才会重新启动。
在非充电模式下单击S1键，可从E1～E4显示状态判断电池电量大小（详见表2），16s后关闭；在升压模块UVLO锁定时，单击S1键可以解除锁定；在1S内双击S1键可以打开、关闭手电筒E5。
三、故障检修
此为赠品，用户只用了一次就没电了，再充电时指示灯不亮，怀疑坏了。
分析与检修：估计内部电池有问题，小心打开外壳，发现电池为5节蓝皮18650型可充电池，但无任何标识，奇怪的是5节可充电池只用其中的GB4、GB5，GB1～GB3根本未用，各电池连接见图1所示。测电池电压全部为0V，仔细检查电池、电路板未见异常，掂量电池感觉沉甸甸的，不像是做了手脚，为何5节电池只用了2节，难道是疏忽大意忘记接线了。再次拿住电池左右轻轻一摇，马上听见电池内部发出“沙沙”声，联想到网上曝光的假电池装沙子一事，估计这三节电池也好不到哪里去。
此机外壳电池标识为20800mAH，3.7V/48WH，看来是虚标。观察电路板做工还可以，找来电源适配器相接后通电试机，E1～E4基本能按照表2变化，但E4一直在闪烁，始终充不满电，此时测电池电压约4.1V，估计这两节电池也有问题，测手电筒功能正常，断电接入手机进行带载测试，E1～E4显示变化正常，但只工作了约1个半小时，手机在充电到约62%时，机器就进入欠压锁定状态，看来电路板各功能正常，只是电池容量不达标。
此为用户用完后未及时补充电，再充电时指示灯又不亮就以为坏了，实际上只要再继续充电一段时间，指示灯就会依次点亮的，只是不经用而已。此充电宝已不适宜做移动电源，除了电路板，利用价值不高。
◇山东 黄杨
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