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一種便攜式多功能充電器的制作方法

文檔序號(hào):7188037閱讀:285來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種便攜式多功能充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種便攜式多功能充電器,其中涉及鋰離子/鋰離子聚合物電池的充電、AC/DC電源變換(電源適配器),DC/DC升壓,LED手電照明等技術(shù)領(lǐng)域。除了可以直接對(duì)充電器電池倉(cāng)內(nèi)放置的電池進(jìn)行充電外,還可以作為電源適配器給手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品充電,充電器內(nèi)的電池還可供手電照明和升壓產(chǎn)生應(yīng)急電源使用。 注本實(shí)用新型所涉及的多功能充電器是針對(duì)鋰離子/鋰離子聚合物電池的充電和應(yīng)用所發(fā)明的,為敘述的方便和簡(jiǎn)潔,所以在圖、文中,將鋰離子/鋰離子聚合物電池簡(jiǎn)稱為"電池"。
背景技術(shù)
由于具備電池能量體積比高的特點(diǎn),目前,廣泛應(yīng)用于手機(jī)和數(shù)碼產(chǎn)品的扁平方塊形狀的電池通常都是單節(jié)鋰離子和鋰離子聚合物電池,標(biāo)稱電壓3. 6V-—3. 7V,可用電壓范圍一般在(3. 3V—-4. 2V),所施加的最高電壓不能超過(guò)4. 3V,容量在350mAH—-1000mAH之間的產(chǎn)品為主,1000mAH以上的電池需求和應(yīng)用也越來(lái)越廣。隨著手機(jī)和數(shù)碼產(chǎn)品的普及,特別是鋰離子/鋰離子聚合物電池在手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用,這些產(chǎn)品的充電器成了日常生活中必備的工具,傳統(tǒng)的充電器可分為電源適配器和電池充電器兩種。電源適配器(也稱為直充式充電器)是指可以直接連接到手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品上、利用手機(jī)內(nèi)部的充電管理電路對(duì)其機(jī)內(nèi)電池進(jìn)行充電的充電器,電源適配器內(nèi)部帶有AC/DC電源轉(zhuǎn)換電路, 一般輸出電壓為5V的直流電壓,由于其輸出電壓超過(guò)了鋰離子電池可以承受的4. 3V最高電壓,所以不能直接加在鋰離子電池上進(jìn)行對(duì)電池進(jìn)行充電;電池充電器(也稱為座充式充電器)是指充電器內(nèi)部除了 AC/DC電源轉(zhuǎn)換電路外,還帶有鋰離子電池充電管理和保護(hù)電路,其輸出電壓最高為4. 25V以下,可以直接對(duì)電池進(jìn)行充電的充電器,電池充電器由于輸出電壓低一般不能直接連接到手機(jī)上進(jìn)行充電。兩者功能單一、都有一定的局限性。目前廣泛使用的以電源適配器為主,國(guó)家也出臺(tái)了相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),逐步統(tǒng)一了電源適配器的接口標(biāo)準(zhǔn),即采用"USB A型插座",一定程度上方便了不同手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品充電器的替換和互用。國(guó)際上目前也有將手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品設(shè)備的接口端逐步統(tǒng)一使用"Micro-USB插座"的趨勢(shì);但即便是如此,還都存在一定的局限性和缺陷。 對(duì)這些傳統(tǒng)的電源適配器而言,雖然可以直接對(duì)手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品內(nèi)的機(jī)內(nèi)電池進(jìn)行充電,但如果要對(duì)備用電池進(jìn)行充電,就必須先將手機(jī)內(nèi)的電池取出來(lái),替換后才能對(duì)備用電池充電。由于無(wú)法對(duì)電池單獨(dú)進(jìn)行充電,在手機(jī)等數(shù)碼設(shè)備需要經(jīng)常頻繁使用或在野外使用AC交流電源充電不方便的情況下,常常來(lái)不及對(duì)備用電池充滿電,因此這是電源適配器的不足之處。另一方面,對(duì)傳統(tǒng)的電池充電器來(lái)說(shuō),由于不能直接對(duì)手機(jī)等設(shè)備內(nèi)的電池進(jìn)行充電,需要先關(guān)機(jī)將電池取出來(lái),等電池充完電后再放回手機(jī),如果沒(méi)有配備備用電池,使用起來(lái)就更不方便,也有的電池充電器是在電源適配器的基礎(chǔ)上、再另配一個(gè)接口盒(內(nèi)帶充電管理電路)。但沒(méi)有做成一個(gè)整體,使用和攜帶都不方便。并且,傳統(tǒng)的充電器,無(wú)論是電源適配器還是電池充電器,由于都只能從AC交流電源獲取能量對(duì)手機(jī)、或?qū)﹄姵?br> 3進(jìn)行充電,不具備應(yīng)急電源功能,如果兩種設(shè)備的電池尺寸不兼容,就無(wú)法將有電的備用電池中的能量傳給缺電的另一個(gè)設(shè)備作應(yīng)急電源使用。 隨著移動(dòng)通信和數(shù)碼技術(shù)的發(fā)展,手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品的使用越來(lái)越普遍,3G及其他新興業(yè)務(wù)使得手機(jī)的功耗增加,電池的容積比雖然逐年加大,但常常不夠用、仍然經(jīng)常需要用的備用電池的情況;另一方面,雖然手機(jī)和數(shù)碼產(chǎn)品大都采用鋰離子/鋰離子聚合物電池,但各設(shè)備所用電池的尺寸和接口通用性較差,外出時(shí)如果遇到某一個(gè)設(shè)備電池沒(méi)電又沒(méi)有AC交流電源的情況下,由于傳統(tǒng)充電器或電源適配器的電路功能單一,電池沒(méi)電的設(shè)備就沒(méi)有辦法工作了。如果這些設(shè)備每種都要攜帶無(wú)法兼容的備用電池和各自的充電器,外出時(shí)也是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān),所以目前的充電器或電源適配器產(chǎn)品都存在功能單一的缺陷和不足。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是要解決現(xiàn)有現(xiàn)有產(chǎn)品功能單一的缺陷和不足、設(shè)計(jì)一種既可對(duì)鋰離子/鋰離子聚合物電池、也可對(duì)使用這類電池的設(shè)備進(jìn)行充電的便攜式多功能充電器。本實(shí)用新型充電器的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是內(nèi)部帶有一個(gè)扁平方塊形狀的電池倉(cāng),外部除了 AC交流電源插座外,還有一個(gè)USB A型插座;基本的電路組成是在常用的電源適配器電路基礎(chǔ)上,增加一個(gè)單獨(dú)的充電管理和保護(hù)電路,集成到一個(gè)整體里,并配合相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和電池倉(cāng)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)以下三種基本功能 1.由AC電源供電,對(duì)放置在充電器電池倉(cāng)內(nèi)的電池進(jìn)行充電,即(AC-—電池充電),相當(dāng)于普通的電池充電器功能。 2.由AC電源供電,向USB A型插座輸出DC5V電源,通過(guò)外接的USB轉(zhuǎn)接線對(duì)手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品進(jìn)行直接充電或供電,即(AC-—USB電源輸出),相當(dāng)于普通的電源適配器功能。 3.由外加的USB A型插座輸入的5V電源(可來(lái)自計(jì)算機(jī)或其他USB供電設(shè)備),對(duì)充電器電池倉(cāng)內(nèi)的電池進(jìn)行充電,即(USB電源輸入-一 電池充電),相當(dāng)于USB型的電池充電器功能。 并且,在此三個(gè)基本功能的基礎(chǔ)上,通過(guò)增加控制開(kāi)關(guān)、照明電路、可以增加實(shí)現(xiàn)手電照明功能;通過(guò)增加DC/DC升壓電路單元、可將電池倉(cāng)內(nèi)電池的能量轉(zhuǎn)化成DC5V電源提供到USBA型插座輸出,S卩(電池-一USB電源輸出),相當(dāng)于增加了應(yīng)急電源功能。[0011] 本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的所采用的技術(shù)方案是基本型的電路設(shè)計(jì)是在普通的電源適配器(也稱為直充式充電器、墻插式充電器)的基礎(chǔ)上,增加單節(jié)鋰離子/鋰離子聚合物電池的充電管理和保護(hù)電路單元,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池可單獨(dú)進(jìn)行充電的功能;同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上整機(jī)殼體采用類似于扁平長(zhǎng)方型、扁平橢圓型等形狀結(jié)構(gòu),殼體內(nèi)部的電池倉(cāng)采用扁平方塊形的結(jié)構(gòu)(適用于手機(jī)常用的鋰離子/鋰離子聚合物電池),有一個(gè)可以打開(kāi)的電池倉(cāng)蓋,方便電池的取放;外部帶有一個(gè)伸縮式(或折疊式)的AC電源插頭、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)USBA型插座。 根據(jù)不同型號(hào)的扁平方塊形狀的電池,需要適當(dāng)調(diào)整電池倉(cāng)尺寸以及電池連接器接口的型號(hào)和安放位置;對(duì)那些電池連接器接口和特性兼容、僅僅是長(zhǎng)度不同的電池,可在
電池倉(cāng)的兩側(cè)壁上設(shè)計(jì)一組固定卡槽、通過(guò)活動(dòng)擋板在不同固定卡槽位置的移動(dòng)來(lái)匹配不同長(zhǎng)度的電池,這樣,可進(jìn)一步擴(kuò)大本實(shí)用新型對(duì)兼容電池型號(hào)的適用范圍。 在本實(shí)用新型的基本型基礎(chǔ)上,通過(guò)擴(kuò)展安裝撥動(dòng)開(kāi)關(guān),增加相應(yīng)的照明電路、單
節(jié)鋰離子電池升壓電路等,可以增加實(shí)現(xiàn)手電照明功能和應(yīng)急電源功能;并將這些電路和
結(jié)構(gòu)集成在一個(gè)小體積的結(jié)構(gòu)殼體內(nèi),完成多功能充電、DC5V電源輸出、手電照明以及應(yīng)急
電源等應(yīng)用,方便攜帶和使用,能解決現(xiàn)有手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品所使用的電池充電器和電源適
配器的功能單一的缺陷和不足。 電路板上設(shè)計(jì)有電源適配器電路、充電管理電路、DC/DC升壓電路等單元所對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)指示燈,通過(guò)殼體上指示燈顯示孔可以分別顯示當(dāng)前的工作方式和狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工作過(guò)程的監(jiān)控。 本實(shí)用新型的有益效果是,在一個(gè)小的便攜式完整體積結(jié)構(gòu)內(nèi),將電源適配器和電池充電器原先單一的功能結(jié)合起來(lái),可以實(shí)現(xiàn)AC交流電源或USB電源對(duì)電池進(jìn)行單獨(dú)充電的功能,同時(shí),AC交流電源經(jīng)過(guò)內(nèi)部的電源適配器電路也可以通過(guò)一根USB轉(zhuǎn)接線的連接對(duì)手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品進(jìn)行充電,實(shí)現(xiàn)普通手機(jī)的電源適配器功能。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)增加DC/DC升壓電路,將充電器電池倉(cāng)內(nèi)電池的能量輸出到USB端口 ,從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電源功能;另外通過(guò)增加LED光源、限流電阻和開(kāi)關(guān)等可以實(shí)現(xiàn)手電照明功能。 同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)修改電池倉(cāng)的有關(guān)尺寸和電池連接器位置等參數(shù),并可通過(guò)增加
充電器電池倉(cāng)內(nèi)固定卡槽和活動(dòng)擋板位置設(shè)計(jì),來(lái)適應(yīng)更多的兼容電池。 本實(shí)用新型整合了電源適配器、電池充電器、電池應(yīng)急電源、手電筒照明等多種功
能和應(yīng)用,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,便攜方便,可替代目前手機(jī)和數(shù)碼產(chǎn)品的配套充電器或電源適配器產(chǎn)
品,解決了目前現(xiàn)有充電器或電源適配器產(chǎn)品功能單一的缺陷和不足,具有一定的通用性
和廣泛的實(shí)用價(jià)值。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
附圖l給出了本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例(基本型)的結(jié)構(gòu)示意圖 附圖2給出了本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例(基本型)的電路示意圖 附圖3給出了本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施例(開(kāi)關(guān)型)的結(jié)構(gòu)示意圖 附圖4給出了本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施例(開(kāi)關(guān)型)的電路示意圖 附圖5是圖2和圖4中的Ul (電源適配器電路單元)的電路示意圖例 附圖6是圖2和圖4中的U2(電池充電電路單元)的電路示意圖例 附圖7給出了本實(shí)用新型第三個(gè)實(shí)施例(增加手電照明功能)的電路示意圖. 附圖8給出了本實(shí)用新型第四個(gè)實(shí)施例(采用雙刀四擲撥動(dòng)開(kāi)關(guān)增加實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電
源和手電照明功能)的電路示意圖 附圖9給出了本實(shí)用新型第五個(gè)實(shí)施例(采用M0SFET電子開(kāi)關(guān)增加實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電源和手電照明功能)的電路示意圖 附

圖10是圖8、圖9電路所對(duì)應(yīng)的(帶手電照明和應(yīng)急電源功能)多功能充電器結(jié)構(gòu)示意圖 附圖11是圖8,圖9中的U3(電池升壓電路單元)的電路示意圖例[0030] 附圖12給出了電池倉(cāng)內(nèi)帶固定卡槽和活動(dòng)擋板的結(jié)構(gòu)示意圖[0031] 附圖13是圖12中電池倉(cāng)內(nèi)的活動(dòng)擋板(12)取出時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖 附圖14給出了本實(shí)用新型整體外形采用類似橢圓型(或跑道型)、而內(nèi)部的電池
倉(cāng)仍然采用扁平方塊形狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi).上殼體,2.下殼體,3.前端照明窗口,5.電池連接器出孔,6.AC電源插頭,7.電池倉(cāng),8.電池,9.電池倉(cāng)蓋板,IO.電路板,ll.固定卡槽,12.活動(dòng)擋板,13.類似橢圓型(或跑道型)外殼體,15.LED光源,16.電池連接器,17.撥動(dòng)開(kāi)關(guān),18.電池充電電路單元,20.USB A型插座,21.升壓電路單元,22.電源適配器電路單元,23.電源適配器工作狀態(tài)指示燈,24.電池充電工作狀態(tài)指示燈,25.應(yīng)急電源電路工作狀態(tài)指示燈,28.電源適配器工作狀態(tài)指示燈顯示孔,29.電池充電工作狀態(tài)指示燈顯示孔,30.應(yīng)急電源電路工作狀態(tài)指示燈顯示孔。
具體實(shí)施方式按上述附圖所給出的實(shí)施例,以下進(jìn)行具體說(shuō)明。 實(shí)施例1 (基本型),如圖1所示,從結(jié)構(gòu)上看,電路板(10)和AC電源插頭(6)是安裝放置在(帶扁方形電池倉(cāng)的)上殼體(1)和下殼體(2)之間,通過(guò)卡位固定。在圖例中,AC電源插頭(6)是采用推出/縮回式結(jié)構(gòu)、不用時(shí)可以收藏在殼體內(nèi),也可以采用折疊式AC插頭的方案來(lái)同樣實(shí)現(xiàn)減小體積便于攜帶的目的。電池(8)采用手機(jī)和數(shù)碼產(chǎn)品常用的扁平方塊形狀的鋰離子/鋰離子聚合物電池,放置在電池倉(cāng)(7)中,電池倉(cāng)蓋板(9)通過(guò)卡口位固定在上殼體(1)上,打開(kāi)電池倉(cāng)蓋板(9),可以方便地取出電池(8)。這樣就可以很方便的替換使用其他可兼容的電池(8)。 在具體實(shí)施例中,可以配合手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品原廠所采用電池(8)的參數(shù)、來(lái)設(shè)計(jì)修改電池倉(cāng)(7)的尺寸和電池連接器(16)的形狀和位置,但電池倉(cāng)(7)的形狀總體保持扁平長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)不變。 電路板(10)上的電池連接器(16)的彈簧觸點(diǎn),安裝時(shí)從上殼體(1)上的電池連接器孔(5)伸出,電源適配器工作狀態(tài)指示燈(23)和電池充電狀態(tài)指示燈(24)可分別通過(guò)上殼體(1)上對(duì)應(yīng)的電源適配器工作狀態(tài)指示燈顯示孔(28)和電池充電工作狀態(tài)指示燈顯示孔(29),發(fā)光顯示工作狀態(tài)。 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1 (基本型)的電路原理示意圖,其中相關(guān)器件與結(jié)構(gòu)示意圖1所示元器件的對(duì)應(yīng)關(guān)系是J1對(duì)應(yīng)USB A型插座(20) , J2對(duì)應(yīng)AC電源插頭(6) , J3對(duì)應(yīng)電池連接器(16) ;U1對(duì)應(yīng)電源適配器電路單元(22),U2對(duì)應(yīng)電池充電電路單元(18),Dl對(duì)應(yīng)電源適配器工作狀態(tài)指示燈(23) , D2對(duì)應(yīng)電池充電工作狀態(tài)指示燈(24) , Bl對(duì)應(yīng)扁平方塊形狀的電池(8),[0039] 工作原理 Ul單元內(nèi)部電路是一個(gè)常用的手機(jī)或數(shù)碼產(chǎn)品的電源適配器電路,圖5給出了Ul電源適配器電路單元(22)的一個(gè)具體實(shí)施例,祥見(jiàn)后面的具體說(shuō)明;AC電源插頭(6)接通外部的AC電源后,通過(guò)U1單元內(nèi)部電路的隔離、降壓等處理就可以輸出DC5V電源,同時(shí)D1發(fā)光顯示電源適配器電路單元(22)的處于工作狀態(tài),輸出的DC5V電源一路直接連接到USBA型插座(20)的Vbus腳,可通過(guò)外接的USB轉(zhuǎn)接線給手機(jī)或數(shù)碼產(chǎn)品充電,實(shí)現(xiàn)普通手機(jī)的電源適配器功能;U1單元輸出的DC5V電源、另一路連接到U2電池充電電路單元(18)的輸入端,經(jīng)過(guò)U2內(nèi)部充電和保護(hù)控制電路,輸出合適的充電電壓和電流,充電電流 經(jīng)過(guò)電池連接器(16)與電池(8)連接,給電池(8)進(jìn)行充電,實(shí)現(xiàn)的"AC-—電池充電",此 時(shí)D2發(fā)光顯示U2電池充電電路單元(18)處于相應(yīng)的充電工作狀態(tài)。相當(dāng)于普通的電池 充電器功能。圖6是U2電池充電電路單元(18)的l個(gè)具體實(shí)施例,是采用目前成熟的單 節(jié)鋰離子/鋰離子聚合物電池充電IC方案來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的充電、監(jiān)控和保護(hù),祥見(jiàn)后面的 具體說(shuō)明。 由于U1電源適配器電路單元(22)輸出的DC5V電壓是同時(shí)送到USB A型插座(20) 和U1電池充電單元(18)的輸入端,所以這兩部分電路可以同時(shí)工作,即可以同時(shí)給充電器 電池倉(cāng)(7)內(nèi)的電池(8)和手機(jī)本身所帶電池進(jìn)行充電。實(shí)現(xiàn)AC對(duì)電池充電和適配器電 源輸出這兩種方式同時(shí)工作的功能。此功能需要U1電源適配器電路單元有較大的額定功 率和裕量。 AC電源插頭(6)不接外部電源,而是在Jl所對(duì)應(yīng)的USB A型插座(20),通過(guò)一 根USB轉(zhuǎn)接線、從計(jì)算機(jī)或其他USB供電設(shè)備輸入U(xiǎn)SB 5V電源時(shí),USB 5V從USB A型插座 (20)的Vbus腳引入直接送到U2電池充電電路單元(18)的輸入端,同樣經(jīng)過(guò)U2內(nèi)部充電 和保護(hù)控制電路,輸出合適的充電電壓和電流,再經(jīng)過(guò)電池連接器(16)與電池(8)的連接, 給電池(8)進(jìn)行充電。即實(shí)現(xiàn)了利用(PC或其他USB供電設(shè)備提供的)USB5V電源給電池 (8)進(jìn)行充電。實(shí)現(xiàn)"USB電源輸入-一 電池充電"的電池充電器功能。注在外加USB輸 入電源的情況下,AC電源插頭(6)不能連接交流電源,避免U1單元的輸出與外加的USB電 源相互沖突
如圖5所示U1電源適配器電路單元(22)的內(nèi)部電路方案的具體實(shí)施 Ul電源適配器電路單元(22)的內(nèi)部電路方案目前有很多成熟的產(chǎn)品方案可供選 用,選擇時(shí)主要考慮輸出電壓和電流的性能及整機(jī)的效率,應(yīng)留有一定的功率裕量。圖5所 示是一種U1電源適配器電路單元(22)的內(nèi)部電路方案的示意圖例,為2.75W恒壓/恒流 (CV/CC)方案,在5V輸出下可提供550mA的電流。該電路的主要技術(shù)特點(diǎn)和性能恒壓(CV)
精度±5%,恒流(CC)精度±10%,自動(dòng)重啟動(dòng)輸出短路和開(kāi)環(huán)保護(hù),高能效整個(gè)負(fù)
載范圍內(nèi)的平均效率74%,空載輸入能耗低在230VAC輸入情況下小于40mW。 這種設(shè)計(jì)和性能非常適合手機(jī)或類似的USB充電器應(yīng)用,包括手機(jī)電池充電器、 USB充電器或任何有恒壓/恒流特性要求的應(yīng)用。在圖5中,二極管D101至D104對(duì)AC輸 入進(jìn)行整流,LlOl、 C101和C102組成一個(gè)Ji型濾波器,對(duì)DC進(jìn)行濾波。RF101保護(hù)電阻、 并可限制啟動(dòng)期間產(chǎn)生的浪涌電流。U101采用了 Power Integrations的LinkSwitch系列 產(chǎn)品LNK613DG,通過(guò)可選偏置電源實(shí)現(xiàn)供電,這樣可以將空載功耗降低到40mW以下。旁路 電容C104的值決定外接USB轉(zhuǎn)接線電纜壓降補(bǔ)償?shù)臄?shù)量,可取liiF 10iiF的電容。在 恒壓階段,輸出電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)控制進(jìn)行調(diào)節(jié)。輸出電壓通過(guò)跳過(guò)開(kāi)關(guān)周期得以維持。通過(guò) 調(diào)整使能與禁止周期的比例,可以維持穩(wěn)壓。這也可以使轉(zhuǎn)換器的效率在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi) 得到優(yōu)化。輕載(涓流充電)條件下,還會(huì)降低電流限流點(diǎn)以減小變壓器磁通密度,進(jìn)而降 低音頻噪音和開(kāi)關(guān)損耗。隨著負(fù)載電流的增大,電流限流點(diǎn)也將升高,跳過(guò)的周期也越來(lái)越 少。當(dāng)不再跳過(guò)任何開(kāi)關(guān)周期時(shí)(達(dá)到最大功率點(diǎn)),UIOI內(nèi)的控制器將切換到恒流模式。 需要進(jìn)一步提高負(fù)載電流時(shí),輸出電壓將會(huì)隨之下降。輸出電壓的下降反映在FB引腳電壓 上。作為對(duì)FB引腳電壓下降的響應(yīng),開(kāi)關(guān)頻率將線性下降,從而實(shí)現(xiàn)恒流輸出。D105、R102、R103和C103組成RCD-R箝位電路,用于限制漏感引起的漏極電壓尖峰。電阻R103取相對(duì) 較大的值,用于避免漏感引起的漏極電壓波形振蕩,可以防止關(guān)斷期間的過(guò)度振蕩,從而降 低傳導(dǎo)EMI。 T101是電源變壓器,完成AC/DC轉(zhuǎn)換和隔離作用。二極管D107對(duì)次級(jí)進(jìn)行整 流,C107對(duì)其進(jìn)行濾波。C106和R107可以共同限制D107上的瞬態(tài)電壓尖峰,并降低傳導(dǎo) 及輻射EMI。電阻R108和齊納二極管VR101形成一個(gè)輸出假負(fù)載,可以確??蛰d時(shí)的輸出 電壓處于可接受的限制范圍內(nèi),并確保充電器從AC市電斷開(kāi)時(shí)電池不會(huì)完全放電。反饋電 阻R105和R106設(shè)定最大工作頻率與恒壓階段的輸出電壓,可根據(jù)需要重新調(diào)節(jié)R5和R6, 確保輸出電壓保持基本恒定。 如圖6所示U2電池充電電路單元(18)的內(nèi)部電路方案的具體實(shí)施 U2電池充電電路單元(18)的內(nèi)部電路方案目前也有很多成熟的產(chǎn)品方案可供 選用,選擇時(shí)主要考慮可提供的充電管理模式和保護(hù),確保電池安全充滿電。圖6是一種 U2電池充電電路單元(18)的內(nèi)部電路示意圖例,其中的U201采用Advanced Analogic Technologies公司的AAT3681單片鋰離子/鋰離子聚合物電池充電IC來(lái)實(shí)現(xiàn)。它有恒流, 恒壓,涓流充電三種模式,自動(dòng)檢測(cè)和控制充電狀態(tài),外圍電路少,D2是充電狀態(tài)指示燈,R2 是指示燈的限流電阻,R201是該芯片的使能控制信號(hào),高電平有效觸發(fā)U201進(jìn)入充電工作 狀態(tài),C201, C202是濾波電容,R4是充電電流設(shè)定電阻,通過(guò)設(shè)定R4的電阻值來(lái)設(shè)定恒流 狀態(tài)下的最大充電電流。本實(shí)施例中,R4設(shè)定為16. 2千歐,恒流模式下充電電流為100mA。 (通過(guò)改變R4的電阻值可以調(diào)整的恒流充電電流范圍是15mA 300mA ;其中R4設(shè)定為 8. 06千歐時(shí),充電電流約200mA, R4設(shè)定為5. 36千歐時(shí),充電電流約300mA) 。 AAT3681芯 片內(nèi)部整合了 一個(gè)充電驅(qū)動(dòng)和反向阻斷二極管,用于準(zhǔn)確調(diào)節(jié)4. 2V鋰離子/鋰離子聚合物 電池的電壓和電流。該設(shè)備由直流電源或USB端口進(jìn)行控制,輸入電壓范圍為4. 0V至6. 5V 實(shí)施例中將"Ad即ter/USB Input"電源輸入端與Ul電源適配器單路單元(22)的輸出端、 以及USB A型插座(20)的Vbus腳連接在一起。AAT3681內(nèi)的保護(hù)電路持續(xù)監(jiān)控該設(shè)備 的充電狀態(tài),從而避免故障。 一旦出現(xiàn)過(guò)電壓、短路或者過(guò)熱的情況,這些電路將自動(dòng)關(guān)閉 AAT3681,從而可以保護(hù)充電設(shè)備、控制系統(tǒng)以及正在充電的電池。 其他公司也推出了對(duì)單節(jié)鋰離子/鋰離子聚合物電池充電的單芯片充電IC,當(dāng)然 也可以采用類似相同功能的IC或充電管理電路來(lái)替換。例如Linear Technology公司的 LTC4054芯片,LTC4054芯片方案與MT3681芯片方案有相近的外圍電路配置,使用時(shí)只需 要稍加調(diào)整和匹配即可。 根據(jù)以上所述,本實(shí)用新型實(shí)施例1所描述的基本型多功能充電器,可以實(shí)現(xiàn)以 下三種功能和應(yīng)用 1.由AC電源供電,對(duì)放置在充電器電池倉(cāng)內(nèi)的電池進(jìn)行充電,即(AC-—電池充 電),相當(dāng)于普通的電池充電器功能。 2.由AC電源供電,從USB A型插座輸出5V電源,通過(guò)外接USB轉(zhuǎn)接線對(duì)手機(jī)等數(shù) 碼產(chǎn)品進(jìn)行直接充電或供電,即(AC-—USB電源輸出),相當(dāng)于普通的電源適配器功能。 3.由外加的USB A型插座輸入的5V電源(可來(lái)自計(jì)算機(jī)或其他USB供電設(shè)備), 對(duì)充電器內(nèi)的電池進(jìn)行充電,即(USB電源輸入-一 電池充電),相當(dāng)于USB型的電池充電 器功能。 實(shí)施例2(開(kāi)關(guān)型)增加開(kāi)關(guān)控制的多功能充電器
8[0054] 如圖3和圖4所示,實(shí)施例2是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)"單刀雙擲"撥動(dòng) 開(kāi)關(guān)S1, Sl對(duì)應(yīng)圖3中的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17), Sl開(kāi)關(guān)的動(dòng)點(diǎn)"o"與J3電池連接器(16)的正 極相連,定點(diǎn)"a"連接U2電池充電電路單元(18)的輸出端,定點(diǎn)"b"懸空。通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān) (17)位置的變化可控制電池連接器(16)分別連接電池充電單元(18)或懸空斷開(kāi),從而控 制電池倉(cāng)內(nèi)Bl電池(8)與充電電路單元(18)輸出端的通/斷。 撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的刀頭連接到"a"位置時(shí),撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)處于"充電連接"狀態(tài),U2 電池充電電路單元(18)的輸出端通過(guò)S1撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的連接,與電池連接器(16)連通, 就此時(shí)的電路狀態(tài)相當(dāng)于實(shí)施例1的基本型電路??梢詫?shí)現(xiàn)(AC-—電池充電),(AC-—USB 電源輸出),(USB電源輸入-一 電池充電)本實(shí)用新型的三種基本功能和應(yīng)用。 撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的刀頭連接到"b"位置時(shí),撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)處于"斷開(kāi)"狀態(tài),此時(shí) U2電池充電電路單元(18)的輸出端與電池連接器(16)斷開(kāi),使充電器內(nèi)部的電池(8)與 電池充電單元(18)的輸出回路斷開(kāi),電池處于"斷開(kāi)"狀態(tài),不能對(duì)電池(8)進(jìn)行充電。在 撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)處于"斷開(kāi)"狀態(tài)下,仍然可以實(shí)現(xiàn)(AC-—USB電源輸出),不影響電源適配 器功能。增設(shè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17),可以使電池(8)在不工作時(shí)處于"斷開(kāi)"狀態(tài),可以更好防止 電池能量在不工作時(shí)通過(guò)電池充電單元(18)回路泄漏。 但由于對(duì)電池倉(cāng)(7)內(nèi)的電池(8)進(jìn)行充電工作時(shí),充電電流需要經(jīng)過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān) (17)的觸點(diǎn)連接,所以需要注意撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的功率裕量,在便攜式產(chǎn)品常用的小型撥動(dòng) 開(kāi)關(guān)中,額定電流一般< 0. 3A,所以在本實(shí)施例中,U2電池充電單元(18)所輸出的最大充 電電流需要限制在210mA以下(可以通過(guò)改變R4的電阻值設(shè)定)。如果需要采用更大的 充電電流以縮短充電時(shí)間,則需要同時(shí)考慮更換更大功率裕量的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)。
實(shí)施例3 :增加手電照明功能的多功能充電器 如圖7所示,在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上,采用一個(gè)"單刀三擲"開(kāi)關(guān)替換原來(lái)的"單刀雙 擲"開(kāi)關(guān),將撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)再增加一路"手電照明"檔位,(即圖7中Sl撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的"c"檔 位置),同時(shí)內(nèi)部增加限流電阻和LED光源,來(lái)增加實(shí)現(xiàn)手電照明功能。相對(duì)應(yīng)的是,在結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)上同時(shí)需要在殼體頂端位置增開(kāi)一個(gè)前端照明窗口 (3)(參見(jiàn)圖11) Sl撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)改用"單刀三擲"開(kāi)關(guān)后,通過(guò)新增加的一路"c"觸點(diǎn)來(lái)連接手 電照明電路,其他電路部分的連接與實(shí)施例2相同,即將S1撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的動(dòng)點(diǎn)"o"接在 J3電池連接器(16)的正極,定點(diǎn)"a"連接U2電池充電單元(18)的輸出端,定點(diǎn)"b"懸空。 通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)位置的變化可控制電池連接器(16)分別連接電池充電電路單元(18), 懸空或照明電路。 當(dāng)Sl撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的刀頭連接到"c"位置時(shí),此時(shí)Bl電池(8)中通過(guò)J3電池連 接器(16),經(jīng)過(guò)S1撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的"o"—- "c"觸點(diǎn),與手電照明電路中的限流電阻R7、 R8接通,分別驅(qū)動(dòng)LED光源D7、 D8發(fā)光,可實(shí)現(xiàn)"電池-一 手電照明"的手電照明功能。 照明電路部分主要由兩個(gè)高亮度發(fā)光LED管D7、 D8,以及兩個(gè)限流電阻R7、 R8組 成,實(shí)施例中將每個(gè)高亮度LED發(fā)光管的最大工作電流限制在20mA左右。當(dāng)然也可以采用 數(shù)量更多的LED光源(3 10個(gè)高亮度LED管)來(lái)提升照明的亮度,但由于照明電路工作 時(shí),電流需要經(jīng)過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的觸點(diǎn)連接,所以需要注意撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的功率裕量,在便攜 式產(chǎn)品常用的小型撥動(dòng)開(kāi)關(guān)中,額定電流一般< 0. 3A,所以采用本實(shí)施例的照明電路方案, 高亮度LED光源的數(shù)量限制在10個(gè)以下,總的驅(qū)動(dòng)電流不超過(guò)210mA。用作普通手電照明
9時(shí),不需要精確的電流控制,簡(jiǎn)單采用電阻限流即可滿足要求,降低成本。 一般高亮度白色 LED發(fā)光管的導(dǎo)通電壓在3. 4V左右,工作電流在15—-25mA,完全可以在單節(jié)鋰離子/鋰離 子聚合物電池(工作電壓范圍3.3V-—4.2V)供電下工作。在中高檔應(yīng)用領(lǐng)域,可采用照 明用功率級(jí)白光LED(標(biāo)稱功率1 3W),并增加專用的恒流驅(qū)動(dòng)IC,同時(shí)利用Sl撥動(dòng)開(kāi) 關(guān)(17)的"c"觸點(diǎn)控制恒流驅(qū)動(dòng)IC的使能端,就可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)光照明功能。
撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的刀頭連接到"a"位置時(shí),撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)處于充電電路"充電連接" 狀態(tài),U2電池充電電路單元(18)的輸出端通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的連接,與電池連接器(16) 連通,就相當(dāng)于實(shí)施例1的基本型電路。同樣可以實(shí)現(xiàn)(AC-—電池充電),(AC-—USB電源 輸出),(USB電源輸入-一 電池充電)等三種功能和應(yīng)用。 撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的刀頭連接到"b"位置時(shí),撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)處于充電電路"斷開(kāi)"狀 態(tài),此時(shí)U2電池充電電路單元(18)的輸出端與J3電池連接器(16)斷開(kāi),使充電器內(nèi)的電 池(8)與電池充電電路單元(18)的輸出回路斷開(kāi),不能對(duì)電池(8)進(jìn)行充電;不能完成電 池充電器功能。在撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)處于"斷開(kāi)"狀態(tài)下,仍然可以實(shí)現(xiàn)(AC-—USB電源輸出), 即仍可實(shí)現(xiàn)電源適配器功能。增設(shè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17),可以使電池(8)在不工作時(shí)處于"斷開(kāi)" 狀態(tài),可還以更好防止電池在不工作時(shí)通過(guò)電池充電單元(18)回路泄漏能量。 實(shí)施例4 :采用一個(gè)"雙刀四擲"機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)手電照明和應(yīng)急備用電源功能的 多功能充電器 本實(shí)施例是在基本型多功能充電器的基礎(chǔ)上附加了手電照明和應(yīng)急備用電源功 能,相當(dāng)于在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)升壓電路單元(21)實(shí)現(xiàn)電池的應(yīng)急電源功能。 在此應(yīng)急電源工作模式下,AC電源插頭不能連接外部交流電源,USB A型插座也不能連接 到計(jì)算機(jī)或其他USB供電設(shè)備,此時(shí)在開(kāi)關(guān)控制下將U3升壓電路單元(21)接入電路,并從 USB端口輸出電池升壓后產(chǎn)生的DC5V電源,可提供給手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品進(jìn)行充電。 需要將DC/DC升壓電路的輸入/輸出端可以同時(shí)接入對(duì)應(yīng)電路或同時(shí)與電路分 離,避免DC/DC升壓電路與電源適配器、以及與充電電路之間的相互干擾。從開(kāi)關(guān)切換的控 制方式上看,有兩種實(shí)現(xiàn)方式圖8所代表的實(shí)施例4是采用一個(gè)"雙刀四擲"機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái) 實(shí)現(xiàn)的電路圖方案,圖9所代表的實(shí)施例5是采用一個(gè)"單刀四擲"機(jī)械開(kāi)關(guān)同步控制兩個(gè) M0SFET電子開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的電路圖方案。 圖10是圖8、圖9這兩種電路方案對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)在圖 8中對(duì)應(yīng)"Sl-l&Sl-2"所表示的"雙刀四擲"聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān),撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)在圖9中對(duì)應(yīng)"S1" 所表示的"單刀四擲"開(kāi)關(guān),其開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)位置和其他結(jié)構(gòu)尺寸不變。 下面分別敘述圖8、圖9這兩種電路方案的具體實(shí)施 實(shí)施例4 :圖8是采用一個(gè)"雙刀四擲"機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電源功能的方案,圖8 中的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)是一個(gè)"雙刀四擲"開(kāi)關(guān),"雙刀四擲"開(kāi)關(guān)實(shí)際是Sl-l和Sl-2兩個(gè)開(kāi) 關(guān)組成的聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)組合;新增加的2個(gè)"d"觸點(diǎn)分別連接U3升壓電路單元(21)的輸入端 和輸出端;Sl-2的公共點(diǎn)"o"連接到Vbus公共DC5V電源線上,S1-2的"a"/ "b"/ "c"觸 點(diǎn)懸空。Sl-l的公共點(diǎn)"o"連接到J3電池連接器(16)上,Sl-l的"a"/ "b"/ "c"觸點(diǎn) 分別連接U2電池充電單元(18)/懸空/照明電路上。Sl-l的"a"/ "b"/ "c"觸點(diǎn)接線 方法與圖7所表示的實(shí)施例3的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)接線方法相同
當(dāng)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的公共點(diǎn)"o"與"d"連接時(shí),電路處于應(yīng)急電源工作模式,電池(8)的電壓通過(guò)J1電池連接器(16)連到撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的S1-1,并從S1-1的"o"-— "d" 觸點(diǎn),然后送到U3升壓電路單元(21)的輸入端,經(jīng)過(guò)升壓電路單元(21)內(nèi)部電路的處理 和控制、生成5V的直流電壓輸出,經(jīng)過(guò)Sl-2的"d" -— "o"的連接,最后送到J1USBA型插 座(20),輸出DC5V電壓,完成電池的應(yīng)急電源功能。D3是應(yīng)急電源電路工作狀態(tài)指示燈 (25) , R3是D3的限流電阻,取R3為1. 2千歐,可控制流過(guò)D3的電流在2mA左右。 當(dāng)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的公共點(diǎn)"o"連接"a"/"b"/"c"觸點(diǎn)時(shí),升壓電路單元(21)的輸 入/輸出端都處于斷開(kāi)狀態(tài),此時(shí)本實(shí)施例4的功能與實(shí)施例3相同。其中,當(dāng)"Sl-l&Sl-2" 撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)在"a"觸點(diǎn)位置,可實(shí)現(xiàn)(AC-—電池充電),(AC-—USB電源輸出),(USB電 源輸入-一 電池充電)三種功能和應(yīng)用;當(dāng)"Sl-l&Sl-2"撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)在"b"觸點(diǎn)位置, 電池與電路斷開(kāi),并可實(shí)現(xiàn)(AC-—USB電源輸出)功能和應(yīng)用;當(dāng)"Sl-l&Sl-2"撥動(dòng)開(kāi)關(guān) (17)在"c"觸點(diǎn)位置,可實(shí)現(xiàn)(電池-一手電照明)功能和應(yīng)用。 由于是采用"雙刀四擲"聯(lián)動(dòng)的"Sl-l&Sl-2"撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)來(lái)控制U3升壓電路 單元(21)的輸入/輸出端的通斷,所以應(yīng)急電源工作的最大電流還要受到撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17) 的額定電流限制,在此實(shí)施例中考慮到便攜性,選用的小型的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)額定電流〈300mA, 所以設(shè)計(jì)時(shí)、本實(shí)施例應(yīng)急電源的額定電流< 210mA,以便留有一定的功率裕量。如果需要 較大的工作電流,就需要選用更大的撥動(dòng)開(kāi)關(guān),或采用實(shí)施例5中圖9所示的MOSFET電子 開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)較大工作電流的通斷。 實(shí)施例5 :采用MOSFET電子開(kāi)關(guān)的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電源功能的接入控制。 如圖9所示,單刀四擲開(kāi)關(guān)S1的"d"觸點(diǎn)并不直接接入升壓電路單元的電流主回 路,而是相當(dāng)于產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)急電源功能的觸發(fā)控制信號(hào),通過(guò)串連的電阻分別連接到兩個(gè) 控制三級(jí)管Ql、 Q2的基極,通過(guò)控制Ql、 Q2的通斷來(lái)同步控制兩個(gè)MOSFET管Fl、 F2的通 斷,最終實(shí)現(xiàn)U3升壓電路單元(21)的輸入/輸出端的接通或斷開(kāi)控制,F(xiàn)l、F2選用的是P 溝道增強(qiáng)型MOSFET管(實(shí)施例5中選用了 VISHAY公司的Sil305DL,也可用相同性能的其 他型號(hào)產(chǎn)品)。三級(jí)管Q1、Q2選用的是自帶偏置的NPN型三級(jí)管(實(shí)施例5中選用了Rohm 公司的DTC144EE,也可選用相同性能的其他型號(hào)產(chǎn)品,如果選用的三極管不帶自偏置,就需 要在基極電路各增加一個(gè)47K-—IOOK的下拉電阻,確保開(kāi)關(guān)處于其他工作狀態(tài)時(shí),Ql, Q2 可靠截止)。 當(dāng)Sl撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的公共點(diǎn)"o"與"d"連接時(shí),電路處于應(yīng)急電源工作模式,電 池(8)電壓通過(guò)Jl電池連接器(16),送到Sl撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17),并從Sl的"o"-— "d"觸點(diǎn), 產(chǎn)生應(yīng)急電源功能的觸發(fā)控制信號(hào)。送到"d"觸點(diǎn)的電池電壓經(jīng)過(guò)串連電阻R10、R11分別 連接到Q1、Q2的基極,在電池電壓和三極管內(nèi)偏置電阻的作用下,三級(jí)管Q1、Q2的基極電壓 迅速升高,三級(jí)管Q1、Q2飽和導(dǎo)通,同時(shí)將F1、F2的柵極電壓拉低,使F1、F2也進(jìn)入飽和導(dǎo) 通狀態(tài),此時(shí)兩個(gè)MOSFET管的源極和漏極都處于"開(kāi)關(guān)連接"狀態(tài),完成電子開(kāi)關(guān)的連接。 電池(8)的電壓就可以通過(guò)飽和導(dǎo)通的MOSFET管F1,送到U3升壓電路單元(21)的輸入 端,經(jīng)過(guò)升壓電路單元(21)內(nèi)部電路的處理和控制生成5V的直流電壓輸出,再通過(guò)飽和導(dǎo) 通的MOSFET管F2,最后送到Jl USB A型插座(20),輸出DC5V電壓,完成電池的應(yīng)急電源 功能。 D3是應(yīng)急電源電路工作狀態(tài)指示燈(25),R3是D3的限流電阻,取R3為1.2千歐, 可控制流過(guò)D3的電流在2mA左右。[0078] 當(dāng)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的公共點(diǎn)"o"分別連接"a"/ "b"/ "c"觸點(diǎn)時(shí),此時(shí)"d"觸點(diǎn) 沒(méi)有連到電池電壓,由于Q1、Q2管內(nèi)自帶有偏置電阻,所以Q1、Q2管的基極處于低電位,Q1、 Q2管處于截止?fàn)顟B(tài),從而使所分別控制的F1、F2兩個(gè)M0SFET管都處于截止?fàn)顟B(tài),相當(dāng)于這 兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)處于"斷開(kāi)"位置,升壓電路單元(21)的輸入/輸出端與電路斷開(kāi),應(yīng)急電源 不工作。 當(dāng)S1撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)的公共點(diǎn)"o"連接"a"/ "b"/ "c"觸點(diǎn)時(shí),升壓電路單元 (21)的輸入/輸出端都處于斷開(kāi)狀態(tài),此時(shí)本實(shí)施例5的功能與實(shí)施例3相同。其中, 當(dāng)Sl撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)連接在"a"觸點(diǎn)位置時(shí),電池與充電電路連通,可實(shí)現(xiàn)(AC-—電池充 電),(AC-—USB電源輸出),(USB電源輸入-一 電池充電)等三種功能和應(yīng)用;當(dāng)SI撥 動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)連接在"b"觸點(diǎn)位置時(shí),電池處于"懸空"狀態(tài),相當(dāng)于電池"斷開(kāi)",并可實(shí)現(xiàn) (AC-—USB電源輸出)功能和應(yīng)用;當(dāng)SI撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)在"c"觸點(diǎn)位置時(shí),電池與照明電 路連通,可實(shí)現(xiàn)(電池-一 手電照明)功能和應(yīng)用。 圖10是圖8、圖9這兩種電路方案對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中,撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)在實(shí) 施例4的圖8中對(duì)應(yīng)的是"雙刀四擲"聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)"Sl-l&Sl-2";撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)在實(shí)施例5的 圖10中對(duì)應(yīng)的是"單刀四擲"開(kāi)關(guān)"S1"。由于實(shí)施例5中的兩個(gè)MOSFET電子開(kāi)關(guān)F1、 F2 是安裝在電路板上與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)關(guān),所以實(shí)施例4和實(shí)施例5具有相同的結(jié)構(gòu)示意圖。只 是兩者的電路板(10)上的開(kāi)關(guān)等少量器件約有不同。 以上幾個(gè)實(shí)施例中,由于是便攜式產(chǎn)品設(shè)計(jì),都是選用小型的機(jī)械式撥動(dòng)開(kāi)關(guān) 來(lái)實(shí)現(xiàn)功能控制和切換,選用的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)額定功率有限,可以承受的工作電流一般小于 (300mA,50V);如果需要用在中功率電流切換的場(chǎng)合,可以選用額定功率和尺寸較大的機(jī)械 式撥動(dòng)開(kāi)關(guān),也可以使用小功率撥動(dòng)開(kāi)關(guān)或觸摸開(kāi)關(guān)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)配合控制使用MOSFET 電子開(kāi)關(guān)等來(lái)實(shí)現(xiàn)中功率電流切換的功能。 圖11是一個(gè)U3電池升壓電路單元(21)的具體實(shí)施方案圖例 U3電池升壓電路單元(21)采用成熟的單芯片DC-DC升壓電路方案,實(shí)施例中采 用了研諾邏輯科技有限公司(AnalogicTech)的AAT1217的器件,AAT1217是專為支持各 種手持式便攜應(yīng)用而設(shè)計(jì),它在使用一個(gè)單節(jié)鋰離子電池輸入時(shí)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)500mA的輸 出,同時(shí)支持低至0. 85V的啟動(dòng)電壓。該型號(hào)是一個(gè)系列產(chǎn)品,輸出電壓可以在2. 5V-5. 5V 之間調(diào)整,通過(guò)輸出端的兩個(gè)取樣分壓電阻R301, R302的值來(lái)確定輸出電壓的大小,當(dāng) R301為1. 02兆歐、R302為332千歐時(shí),升壓?jiǎn)卧妮敵鲭妷嚎稍O(shè)定為5V。當(dāng)輸入電壓在 3.4V-4. 2V范圍內(nèi)時(shí),整個(gè)升壓電路單元(21)的平均效率高達(dá)86%。 R303是芯片使能控制 端的上拉電阻(1.0兆歐),L301可采用一個(gè)較小的電感(4. 7UH),C301是輸入端的濾波電 容,也有利于降低輸出端容抗,提高電路穩(wěn)定性(取4. 7UF),C302是輸出端的濾波電容(取 4. 7UF-10UF),可抑制紋波電壓的輸出。在實(shí)施例4和實(shí)施例5中選擇輸出電壓為5V固定 輸出的產(chǎn)品,型號(hào)是AAT1217ICA-5. O-Tl,這時(shí)可以不用反饋端的兩個(gè)取樣分壓電阻R301, R302。 AAT1217還帶有過(guò)電流保護(hù)裝置,停機(jī)電流小于l.OiiA。因此,由AAT1217芯片為主 構(gòu)成的電池升壓應(yīng)急電源電路具有較高的性能和安全性。 實(shí)施例6,電池倉(cāng)設(shè)置固定卡槽和活動(dòng)擋板的多功能充電器 如圖12,圖13所示,本實(shí)施例主要涉及多功能充電器電池倉(cāng)結(jié)構(gòu)的變化,電池倉(cāng) 的基本形狀仍然為扁平長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu),在電池倉(cāng)(7)內(nèi)的兩邊內(nèi)側(cè)壁上設(shè)計(jì)有一組固定卡槽(ll),并用相鄰的卡槽位置來(lái)固定活動(dòng)擋板(12),通過(guò)改變活動(dòng)擋板(12)在不同固定卡槽 (11)內(nèi)的位置,來(lái)改變電池倉(cāng)內(nèi)部長(zhǎng)度方向的空間尺寸,從而可以匹配和適應(yīng)那些電池連 接器接口和特性兼容、僅僅是長(zhǎng)度尺寸不同的電池(8),可進(jìn)一步擴(kuò)大本實(shí)用新型對(duì)兼容電 池型號(hào)的適用范圍。例如NOKIA公司非常通用的的BL-5C (尺寸53*34*5. 8mm)和BL-5B (尺 寸46. 8*34*5. 5mm)兩款手機(jī)電池,寬度和厚度基本差不多,后者長(zhǎng)度短6. 2mm,兩者電池 觸點(diǎn)位置和電性能基本兼容,以這兩款電池來(lái)進(jìn)行電池倉(cāng)的固定卡槽(11)位置設(shè)計(jì)時(shí)就 可以先將活動(dòng)擋板(12)放在最后一個(gè)固定卡槽位置,以電池倉(cāng)的最長(zhǎng)長(zhǎng)度尺寸適合BL-5C 型電池為準(zhǔn),然后可以通過(guò)調(diào)節(jié)活動(dòng)擋板(12)位置前移的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)BL-5B型電池的兼 容。 BL-5C型電池適用的手機(jī)機(jī)型有Nokia 1100, Nokia 1108, Nokia 2600, Nokia3100, Nokia 3120, Nokia 3650, Nokia 6108, Nokia 6230, Nokia 6600, Nokia 6630, Nokia 6670, Nokia 6820, Nokia 7600, Nokia 7610等;BL-5B電池適用的手機(jī)機(jī)型有: Nokia 3220, Nokia5140, Nokia 7260等。所以,電池倉(cāng)(7)的尺寸和內(nèi)壁的固定卡槽位置 按照上述方式來(lái)設(shè)計(jì)的話,配合活動(dòng)擋板(12)位置移動(dòng),本實(shí)用新型多功能充電器就可以 兼容使用BL-5C和BL-5B兩款手機(jī)電池,同樣也可以成為使用這類電池的手機(jī)電池充電器 和通用型電源適配器,內(nèi)部所使用的電池(8)也可以直接與相應(yīng)型號(hào)手機(jī)的電池或其他兼 容電池替換互用。 本實(shí)施例主要考慮本實(shí)用新型的電池倉(cāng)的改進(jìn),活動(dòng)擋板設(shè)計(jì)可以運(yùn)用到以上各 個(gè)實(shí)施例中,可以使本實(shí)用新型充電器在具備電池充電、電源適配器輸出、手電照明、應(yīng)急 電源輸出等功能的同時(shí),兼容更多型號(hào)的電池以及所對(duì)應(yīng)的手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品。 實(shí)施例7,多功能充電器的整體外形的變化 如圖14所示,殼體的整體外觀雖然是在扁平長(zhǎng)條型的兩端采用了大圓弧形,采用 類似扁平橢圓型(或跑道型)外殼體(13),但其內(nèi)部的電池倉(cāng)(7)結(jié)構(gòu)及各單元電路的集 成仍然滿足本實(shí)用新型最基本的特征,即結(jié)構(gòu)上殼體內(nèi)部采用電池倉(cāng)(7)的基本形狀為扁 平長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu),電池倉(cāng)(7)可以采用實(shí)施例6中設(shè)計(jì)的電池倉(cāng)加裝固定卡槽(11)和活動(dòng)擋 板(12)的改進(jìn)設(shè)計(jì),可以使用手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品通用的扁平方塊形狀的電池(8)。有一個(gè)可 以打開(kāi)的電池倉(cāng)蓋板(9),對(duì)外接口帶有一個(gè)可折疊(或可伸縮)的AC電源插頭(6)和一 個(gè)USB A型插座(20)。內(nèi)部帶有電源適配器電路單元(22)和電池充電電路單元(18)等兩 個(gè)基本電路部分,可以控制和實(shí)現(xiàn)(AC-—電池充電),(AC-—USB電源輸出),(USB電源輸 入-一 電池充電)等三種基本功能,通過(guò)加裝撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)及相應(yīng)的照明、升壓電路單元 (21)等還可以實(shí)現(xiàn)手電照明、電池的應(yīng)急電源等功能。 實(shí)施例7主要考慮本實(shí)用新型的外觀整體外形的改進(jìn),實(shí)施例1 實(shí)施例6的中 涉及的電路和結(jié)構(gòu)方面的基本特性也適合本實(shí)施例,可以使本實(shí)用新型充電器在具備AC/ USB電源對(duì)電池充電、電源適配器5V電壓輸出、手電照明、應(yīng)急電源5V電壓輸出等功能、以 及兼容更多型號(hào)的電池的同時(shí),可以有類似橢圓型(或跑道型)外殼體(13)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 從上述實(shí)施例和具體實(shí)施方式
可知,本發(fā)明提供了一種單節(jié)鋰離子/鋰離子聚合 物電池的多功能充電器,可直接對(duì)單節(jié)鋰離子/鋰離子聚合物電池進(jìn)行充電;也可當(dāng)成一 個(gè)電源適配器對(duì)手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品機(jī)內(nèi)的電池進(jìn)行充電;同時(shí)還可以擴(kuò)展具有手電照明和應(yīng) 急5V電源功能;實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)小體積結(jié)構(gòu)殼體內(nèi)完成AC/USB電源對(duì)電池充電、電源適配器出、手電照明等多種應(yīng)用和功能。本實(shí)用新型在電池倉(cāng)的設(shè)計(jì) 上采用了具備可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度尺寸的電池倉(cāng)固定卡槽和活動(dòng)檔板結(jié)構(gòu),對(duì)不同長(zhǎng)度的兼容電池 具有較好的兼容和通用性。整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、功能多而實(shí)用、攜帶方便、互用性較強(qiáng)是本實(shí)用 新型的特點(diǎn)。 在上述列舉的實(shí)施例中,對(duì)U1電源適配器電路單元(22)、 U2電池充電電路單元 (18)和U3升壓電路單元(21)各選取了一個(gè)較成熟的電路方案和圖例來(lái)說(shuō)明各單元電路的 功能和作用,相同功能和性能的單元電路方案,只要能夠滿足各電路單元的功能和性能要 求,就同樣可以采用到上述實(shí)施例中。本實(shí)用新型多功能充電器的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是通過(guò)以上 各單元電路的組合和撥動(dòng)開(kāi)關(guān)控制以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可以在一個(gè)便攜式完整殼體內(nèi)實(shí) 現(xiàn)電池充電器、電源適配器、手電照明、應(yīng)急電源等多功能的綜合應(yīng)用。這也是針對(duì)目前市 場(chǎng)上類似(電池充電器、電源適配器、手電筒、應(yīng)急電源)等單項(xiàng)產(chǎn)品功能單一的最大技術(shù) 創(chuàng)新點(diǎn)??勺鳛槎喙δ艹潆娖鬟m用于使用單節(jié)鋰離子/鋰離子聚合物電池的手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)
PR o 盡管上面描述的是本實(shí)用新型的幾種特定形式,但在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思和范 圍的基礎(chǔ)上還可以做出許多變化。因此,盡管本實(shí)用新型詳細(xì)說(shuō)明僅是參考優(yōu)選實(shí)施例進(jìn) 行的,但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都知道在不脫離本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上還有許多變化形式。 因此,本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)來(lái)確定。另外,本實(shí)用新型從未公諸于眾或見(jiàn)于 其他刊物。
1權(quán)利要求一種便攜式多功能充電器,可以直接對(duì)單節(jié)鋰離子/鋰離子聚合物電池進(jìn)行充電,也可以當(dāng)作電源適配器使用、對(duì)手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品的機(jī)內(nèi)電池進(jìn)行充電,其特征是該充電器帶有一個(gè)扁平長(zhǎng)方型的電池倉(cāng),外部有AC電源插頭和USB A型插座,內(nèi)部有相應(yīng)的AC/DC電源適配器電路和單節(jié)鋰離子電池充電管理電路,并配合相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和電池倉(cāng)設(shè)計(jì),既可以實(shí)現(xiàn)利用AC電源或者USB電源對(duì)電池充電的功能,也可以實(shí)現(xiàn)利用AC電源向USB A型插座輸出DC5V的電源適配器功能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式多功能充電器,內(nèi)部電池倉(cāng)采用扁平長(zhǎng)方體形狀的結(jié)構(gòu),其特征是充電器的整體外觀可采用扁平長(zhǎng)方型、扁平橢圓型或跑道型等不同的扁平形狀結(jié)構(gòu),充電器內(nèi)部的電池倉(cāng)都采用扁平長(zhǎng)方體形狀的結(jié)構(gòu)不變,電池倉(cāng)的尺寸和電池連接器的位置可根據(jù)具體使用的電池來(lái)調(diào)整。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式多功能充電器,可增加一個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)控制,使電池在不充電時(shí)可處于"斷開(kāi)"狀態(tài),其特征是在充電器上增加一個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān),可控制電池的"充電"與"斷開(kāi)";開(kāi)關(guān)在"斷開(kāi)"狀態(tài)時(shí),電池與充電器的電路斷開(kāi)、可減少電池能量的泄漏,此時(shí)仍然可以實(shí)現(xiàn)利用AC電源向USB A型插座輸出DC5V ;開(kāi)關(guān)在"充電"狀態(tài)時(shí),充電器的內(nèi)部充電電路通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)與電池連接,對(duì)電池進(jìn)行充電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的便攜式多功能充電器,其電池倉(cāng)內(nèi)可設(shè)置固定卡槽和活動(dòng)擋板,其特征是在電池倉(cāng)的內(nèi)側(cè)壁上可設(shè)置一組固定卡槽,配合活動(dòng)擋板的移動(dòng),使電池倉(cāng)長(zhǎng)度尺寸可以改變。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的便攜式多功能充電器,可以通過(guò)增加撥動(dòng)開(kāi)關(guān)檔位和LED照明電路、擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)手電照明功能,其特征是在充電器的頂部端面或底部端面可以設(shè)置發(fā)光窗口、內(nèi)部增加LED發(fā)光電路、同時(shí)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)增設(shè)"手電照明"檔位,在開(kāi)關(guān)接通"手電照明"檔位后,電池通過(guò)電池連接器和開(kāi)關(guān)的連接,并經(jīng)過(guò)內(nèi)部的限流電阻、連接到LED發(fā)光管上,實(shí)現(xiàn)手電照明功能。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或3或5所述的便攜式多功能充電器,可以通過(guò)增加DC/DC升壓電路和開(kāi)關(guān)控制,擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電源功能,其特征是內(nèi)部增加DC/DC升壓電路,可將電池電壓升壓為DC5V,并通過(guò)一個(gè)雙刀多擲聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)或者是一個(gè)單刀多擲機(jī)械開(kāi)關(guān)同步控制兩個(gè)MOSFET電子開(kāi)關(guān)的方式、實(shí)現(xiàn)升壓電路與其他功能電路的轉(zhuǎn)換與隔離;當(dāng)開(kāi)關(guān)在"應(yīng)急電源"檔位時(shí),電池通過(guò)開(kāi)關(guān)與升壓電路的輸入端連通,經(jīng)過(guò)DC/DC升壓電路處理、產(chǎn)生DC5V、并通過(guò)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)的另一個(gè)刀頭,將DC5V送到USB A型插座輸出,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電源功能;開(kāi)關(guān)在其他檔位時(shí),DC/DC升壓電路的輸入端和輸出端與其他功能電路完全隔離。
專利摘要本實(shí)用新型是一種可對(duì)鋰離子/鋰離子聚合物電池充電的便攜式多功能充電器。涉及鋰離子電池充電、AC/DC電源變換,DC/DC升壓,LED照明等技術(shù)領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是內(nèi)部帶有扁平長(zhǎng)方形的電池倉(cāng)(可帶有固定卡槽和活動(dòng)擋板),外部呈現(xiàn)的是扁平長(zhǎng)條型(或類似長(zhǎng)橢圓型、跑道型)、帶有AC電源插頭、USB A型插座和撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的完整便攜式結(jié)構(gòu)。其電路特征是在電源適配器基礎(chǔ)上集成了電池充電電路,并配合相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和電池倉(cāng)設(shè)計(jì),可直接對(duì)電池進(jìn)行充電,同時(shí)也可作為電源適配器使用、對(duì)手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品的機(jī)內(nèi)電池進(jìn)行充電;還可擴(kuò)展具有手電照明和應(yīng)急電源功能;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、功能實(shí)用、攜帶方便,可作為手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品的便攜式多功能充電器使用。
文檔編號(hào)H01M10/44GK201466747SQ20092005370
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者郭春陵 申請(qǐng)人:郭春陵
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