【导读】本文来自《我爱方案网》论坛牛人分享，堪称史上最牛移动电源方案解析。导火索是我们【壹周方案秀】第五期的1美金移动电源方案，当时给出了该方案与小米69元移动电源方案的对比图，但没有做深入探讨。这篇帖子中，大神为移动电源设计师和技术迷们从技术角度深度剖析了小米10400mAh的移动电源方案，值得一看！
原帖地址：深度剖析小米10400mAh移动电源方案
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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。今天与移动电源设计师和技术迷们一起深度剖析一下小米10400mAh的移动电源方案。
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......
下面是小米电源板的正反面照片
正面：
反面：
先看下小米的方案： 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：
1、采用高压工艺；
2、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结构；
3、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；
4、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；
5、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；
6、带I2C接口调节各种阈值，但精度不够。
我对这样的芯片方案有以下几个问题：
1、 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。
2、 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。
3、 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。
4、 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。目前业界最好的水平是10mOhm检测电阻，检测30mA电流。
5、 手机智能识别
小米移动电源10400mAh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。
6、 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。
7、 采用了4颗6mOhm的MOS
小米10400mAh移动电源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。
8、 电池保护
小米10400mAh移动电源采用了1颗锂电保护芯片、2颗MOS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。
9、 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。
10、 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。
11、 4颗LED灯显示电量
小米10400mAh移动电源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。
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10400mAh移动电源显然想用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10400mAh移动电源后的反馈，主要总结一些和技术相关的反馈：
1、空载检测问题：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、小米10400mAh移动电源不能同时充放电：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、效率问题：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、电量显示精度问题，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、散热问题：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。
