多功能充电宝应用研究

杨继宝+韩明+丁志康+孙梓恒

摘 要：随着时代的进步和科技的发展，越来越多的手持式电子设备进入人们的生活，在办公过程中，数据交互、为不同规格的电子设备充电以及USB接口数量的需求日益增加。为了解决现有充电宝功能单一的缺点，满足用户的需求。本文设计了由充电电池、HUB模块、OTG电路、升压模块和主控芯片等构成的多功能充电宝。满足了消费者对充电宝的功能性需求和方便携带的需求。

关键词：充电宝；HUB技术；OTG技术；升压模块

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0057-01

1 研究背景

经过充分的市场调研，发现消费者对充电宝除了充电本身需求以外，对充电宝的其他扩展功能带着更多的期许。根据问卷调查人们希望可以通过充电宝实现数据传输功能，方便数据拷贝等；且希望解决在办公时USB插槽不够用的问题。此外，部分智能设备采用9V、12V或20V等电源适配器，而目前主流充电宝均采用5V电压输出，这显出了目前充电宝通用性不强。因此，基于市场需求，我们设计研究了新型多功能充电宝。能够有效的解决上述问题。

2 多功能充电宝的功能

该研究在现有充电宝充放电功能上增加附属功能。如OTG功能，方便移动设备之间的数据拷贝和信息交换；同时具有HUB功能，解决工作中常因电脑USB口带来的烦恼；最后还具有可调升压功能，为生活中较大功率的电子设备（电脑等）应急供电。多功能充电宝整个装置由18620锂电池、LED手电筒、LCD显示屏、开关按键（功能切换键）、HUB模块、OTG电路、可调升压电路、智能管理、双功能数据线构成，如图1所示。

2.1 原有功能

本设计中充电宝仍采用性价比高的18620锂电池。而LCD显示屏除对剩余电量时时显示外，还可以显示当前充电宝所处的状态（OUT-输出，IN-输入，OTG功能，HUB功能）以及USB口输出的电压。保留原有充电宝的照明等功能。

2.2 附加功能

OTG功能：OTG主要应用于各种不同的设备或移动设备间的连接，进行数据交换。本设计中OTG功能的实现主要是由智能管理芯片和双功能数据线实现的。若需要读取硬盘等设备，可以使用充电宝额外供电解决功率不够的问题。

HUB功能：采用FE2.1 QFP48芯片，上行口通过双功能数据线接PC机等HOST设备，下行口与第一、第二USB接口连接，再连接键盘、鼠标、U盘、打印机等设备。

可调升压功能：本充电宝内含直流可调升压模块，将电芯2.7-4.2V电压转换成为所需要的5V～21V电压给目标设备充电。但是转换的电压差越大，电路的能耗也会相应增大，建议高于10V的电子设备只做应急使用。

2.3 智能管理

充电宝的电路中含有保护电路（过充、过放、高温保护）、升压电路、智能管理芯片，与其他功能模块相配合，增加充电宝的实用性和稳定性。其中智能管理芯片对充放电功能、OTG功能、HUB功能和可调升压功能进行智能管理，根据用户的需要进行功能切换。

2.4 双功能数据线

与普通数据线不同之处就是在ID引脚与GND之间多接了一个开关，通过开关的通断，让机器分辨谁是主机、谁是Device。当开关断开时，与普通数据线一样，由外部设备供电；当开关闭合时，相当于OTG数据线，手机芯片检测到ID引脚低电位，手机给U盘等外设供电。

3 多功能充电应用前景

多功能充电宝可以有减少人们出行时数据线、转换接口与转换头的携带。在大数据时代中，多功能充电宝的OTG功能与HUB功能提供了一种稳定、快捷、安全的数据交换方式。多功能充电宝的升压模块增加了充电宝的通用性，可以应急与不同规格电压的电子设备，为人们的生活带来了极大的便利。

本设计中的充电宝集多种功能于一体，但在其成本几乎不增加、电容量也未减少的情况下，在原来充电宝的基础上增加了數据交互能力、升压能力、扩槽功能。这些小功能大大减轻了出行的负担，具有很大的推广应用价值和较大的现实经济效益。

参考文献

[1]兴洲，周明珠，李家旺.基于XL6009开关升压稳压电源的设计[J].电子世界，2014，05：135.

[2]陈阳海.51系列单片机的基础知识.电子制作，2005，（12）：55-57.