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  行動電源的原理簡單,在能找到外部電源供應的場合預先為內建的電池充電,即輸入電能,並以化學能形式預先儲存起來,當需要時,即由電池提供能量及產生電能,以電壓轉換器(直流-直流轉換器)達至所需電壓,由輸出端子(一般是USB介面)輸出供給所需裝置提供電源作充電或其他用途。

  行動電源有三個基本功能,包括能量儲存、充電及供電。隨不同設計、用途及操作便利的需要而加有其他功能,例如安全保護、電池狀態檢測及顯示等。

  為了在沒有外部電源的情況下為其他裝置供電,行動電源需要有電池作能量儲存。大部分的行動電源使用的電池為鋰離子電池(Li-ion)或鋰離子聚合物電池(Li-PO),有少部分的行動電源使用鎳氫電池(Ni-MH),早期也有些行動電源使用一次電池。  使用鎳氫或一次電池的行動電源均容許使用者自行更換電池,也有少部分使用鋰離子電池的行動電源容許使用者自行更換電池,這類行動電源所使用的電池多為常見及容量較大的18650鋰離子電池。讓用家可自行更換電池的好處是: 但由於必須使用標準尺寸的電池,可更換電池的行動電源的外觀設計有相當限制,例如不可造得較薄。  鋰離子電池(Li-ion)或鋰離子聚合物電池(Li-PO)是當中不論是以重量計或以體積計,能量密度都是最高的,也即最輕及最細。此外,鋰離子/離子聚合物電池在充電及放電過程中的效率也較高(浪費掉的能量/電較少)。但價格也是這些電池中最高,而且因為過充或過放也很容易使電池永久損壞,所以需要有較精密的電子線路控制充放電。由於鋰離子/離子聚合物電池會在高溫下會自燃,安全及穩定性成了極重要的要求,需要有可靠的安全保護電路防止任何導致超溫的情況出現。  鋰離子聚合物電池則沒有硬的外殼,所以重量上鋰離子聚合物電池會略微輕些,而且由於沒有硬殼,便於製成特定尺寸以配合外觀,但鋰離子聚合物電池在充滿電後體積會略為膨脹變大,需要在設計時預留空間,免得電池內壓力過大而做成危險。  鎳氫電池效率較低,而且也較重,但新的低自放電(低漏電)鎳氫電池的自放電比鋰離子電池還低,而且在寒冷環境的效能也比鋰離子或鋰離子聚合物電池佳。

  而放電時,由於絕大部分的手持式移動裝置等消費電子產品都接受USB介面標準的電源供電,所以行動電源的輸出端大多跟從USB介面的機械及電器特性要求,結果輸出電壓基本都上是5V,有些行動電源設計成為手提電腦充電,手提電腦有要求非5V電源,所以有少數行動電源輸出電壓並非5V。由於高通快充的普及,市面上也出現支援快充的行動電源。 由於電池電壓與輸出電壓有差距,所以必須使用直流電壓轉換電路將電壓轉換致所需電壓,要求由於考慮電池的耐用性(續航力),對直流電壓轉換電路的效率有一定要求。  現在的電池充電積體電路多含有多樣功能,包括電池過高溫及過低溫的檢測作出溫度保護的功能(包括過高及過低),並基於電池溫度控制及調整充電過程;調整充電速率所需的電壓轉換,這轉換理論上可以線性電路方式對電池充電,但這樣會浪費能量,所以行動電源可算是全都採用開關式電源方式作充電時的電壓轉換,有些積體電路甚至兼備充電及放電所需的電壓轉換功能,充電器也負責。充電器也負責在電池充滿時停止充電。 由於手持式移動裝置等消費電子產品多使用USB micro B插座作充電介面,基於相容性考慮,行動電源也多使用USB micro B插座作電壓輸入。

  

  大部分的行動電源只有簡單的顯示功能作顯示最基本的資訊,這類產品多以一兩枚單色或多色的LED作顯示操作狀態,有些會用數枚LED顯示內部電池電量。有些行動電源能顯示較多和複雜的資訊,例如:

  若支援快充,基本上微處理器或專用晶片是必需的。

  鋰離子電池或鋰離子聚合物電池容易因處易不當而永久損壞或起火,所以若使用鋰離子電池或鋰離子聚合物電池,那就必需有專用的保護電路以防止損壞或危險。所需要的保護必需包括: 保護被觸發後,通常在情況恢復正常後會自動解除,但過度放電保護需要手動按鍵或充電啟用才能解除。  大部分鋰離子電池整合了大部分保護功能在單一模組內,稱為保護電路模組(Protection Circuit Module,PCM),並靠近電池,這類保護電路模組提供的保護包括:過壓保護、過度放電保護、過流/短路保護,除此之外會有溫度感測用的感測器,這感測器多為NTC熱敏電阻,但保護電路模組不會有過溫保護功能,過溫保護功能是由充電電路或處理器配合保護電路模組上的溫度感測器達成。

  儲備電能併為其他電子裝置提供電源,這是所有行動電源都有的功能,但有些其他功能不是所有行動電源都有:
行動電源()是一種可隨身攜帶、自身能儲備電能、主要為手持式移動裝置等消費電子產品(例如無線電話、手提電腦)充電的便攜充電器,特別應用在沒有外部電源供應的場合。其主要組成部分包括:用作電能儲存的電池、穩定輸出電壓的電路(直流-直流轉換器)及充電器電路用作為內建電池充電,有極少數行動電源沒有充電電路,但現已近乎絕跡。