【MPS探索营+创意实现】户外应急电源硬件框架

近年来,随着人们生活水平的提高。趁着周末和假期,和三五好友开着车去自驾游、野外露营、垂钓等成为一种时尚生活,开车出行到户外主备工作得做足,才能尽情的享受野营的乐趣。那如何让户外的生活变得更精致,首先解决最基本的用电问题,不然手机,相机、无人机、便携式音响等各种电子设备,都无法施展出功力。

对应的户外应急电源也越来越流行,无论是自驾游、露营,还是家庭应急供电,都有机会用上,所以备一个好的户外电源是一个不错的选择,市场上的户外电源也层出不穷。

那么在这里,我主要是考虑主打设计一个多功能便携式的小型电源,主要特点是支持多路应急充电,相对于市场上的产品来说,更倾向于个人户外旅游,徒步,出差使用,介于在移动电源充电宝的拓扑增强型。

在开始设计之前,要对该移动电源的场景做下简单规划:

1.电池的容量&体积和重量

这个是很重要的一点!户外电源的电池容量越大,它所能持续提供输出电力的时间就越久。电池是这些电源供能装置的核心,它的电池容量有多大,这决定了它能够坚持输出电力多久时间,提供多久的电力续航。俗话说,鱼与熊掌不可兼得,在这里其体积,成本,便携式的重量,和电池的容量就需要做一个权衡点,考虑到便携式的场景,暂定在50000maH-100000maH之间先。

  1. 电源的输出功率

户外电源的功率决定了可以供什么样的设备使用,比如想要在户外除了能支持手机,相机,无人机,等数码产品充电之外。是否考虑到用户使用场景有无需要使用电源带动逆变器烧水等情况,如果有那么电源就需要有比较高的功率输出,一旦超过需要相应的保护措施,以免损坏电路和电池组。

a.提供完备的保护功能,支持5V,12V,19V电压输出,带多种输出转换接口,方便接驳笔记本供电。
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b.根据用户需求,预置户外应急照明,警报,扩音,一键SOS信号等附加功能。

c.支持Type-C、无线充电,PD、QC:快充,提高移动设备的充电效率。相比QC的快充,PD快充能够兼容的手机协议很多,同时不伤电池,充电不发烫。

3.充电方式

充电方式的话,其实是越多越好,比如在户外自驾或者徒步旅行的时候,并不是经常有市电充电的机会,而且充电需要的时间也不短。在这里,我预想了以下充电方式,足以应付大部分的使用场景和极端情况。

a.支持宽电压输入(兼容车载电源接口),选配多种电源转接头,以适配电源充电端口,采用标准DC3.5电源接口端子。高压电源接口输入支持最大36V高电压输入的MP2759,通过电源适配端子转接口足以应对。比如可以采用笔记本电源,显示器电源,路由器电源等等常用的电源适配器对电源进行充电,提供输入电压电流显示及预估充电时长显示给用户。

其标配的充电电源可以作为该移动电源的选配件。

b.支持太阳能板接口,用太阳能板充电,放在车顶或野外光照充足的地方吸收太阳能,几个小时就能充满,既方便又省电还环保。提供输入电压电流显示及预估充电时长显示给用户,并给出最佳太阳能电池板摆位提示。

c.支持手摇发电机发电输入接口,提供输入电压电流显示,并给出发电机最佳转速提示及预估充电时长显示给用户。

--------------------------------------------- 硬件选型篇-----------------------------------------------

1.MCU的选型:
作为移动电源的主控制器,其供电需要依赖电源本身的电池电力作为供电,所以在这里低功耗是必须要考虑到的问题之一。这里我采用ST意法微公司的STM32L051来作为其主控制器,超低功耗Arm Cortex-M0+ MCU,具有64-KB Flash存储器和32 MHz CPU。


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其低功耗特性和内部资源足以应付这个电源的各部分通讯,控制,显示。
采用其内置的12bitADC分别用于其充电输入端口检测,各输入端口的电压电流检测,输出端口的电压电流检测。

2.电源输入端口,采用MP2759 该器件的最大直流输入电压为 36V,保持电压高达 45V,足以应对大部分的常规电源适配器。

3.USB低压电源充电接口采用MP2760是一款集成窄电压DC(NVDC)电源路径管理功能和USB On-the-Go(OTG)功能的升降压充电IC,兼容USB PD,适用于单节至4节串联的电池包应用。该芯片的充电输入电压范围广,可支持最高22V。

4.电池监测计量电量计 IC采用MP2791 ,MP2791 是一款可靠的电池管理器件,提供完整的模拟前端(AFE)监控和保护解决方案。设计用于多节串联电池管理系统(BMS)。


主要的东西确定了,其他的问题不大,显示我考虑了下,打算采用SPI接口的黑白点阵屏。因为显示的内容可能比较多,点阵屏,方便做成菜单系统,方便和用户进行交互。

最后,所有的材料基本准备妥当,来个合影,接下来就是硬件的组合设计,出SCH和板子了,我们一起拭目以待吧,再次感谢MPS提供试用机会