專利名稱：一種升壓電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種升壓電池，是指通過(guò)電池內(nèi)部的升壓電路，能夠在輸入電壓較低的情況下，使輸出電壓高于輸入電壓，并且能穩(wěn)定地向負(fù)載供電的電池。
背景技術(shù)：
常見(jiàn)的手持設(shè)備及一些小電器，如遙控器、手電筒等，一般需要使用電池。這些設(shè)備的存有量非常大，所用的電池量也非常大。一次電池是對(duì)環(huán)境有污染的，二次電池(即充電電池)是環(huán)保的，雖然價(jià)格比較貴，但因?yàn)榭啥啻纬潆?，所以總的性價(jià)比還是比較高。對(duì)于常見(jiàn)的民用電池，一次電池的標(biāo)稱電壓是1.5V，在使用兩節(jié)電池的設(shè)備中，需要提供接近3V的電壓。二次電池的標(biāo)稱電壓是1.2V，所以兩節(jié)二次電池的標(biāo)稱電壓之和只有2.4V，所以有的設(shè)備裝上剛充好電的二次電池后，使用很短時(shí)間，就會(huì)報(bào)警“電壓低”，有的設(shè)備雖然能工作，但輸出功率也會(huì)減小，比如遙控器的有效控制范圍減小。對(duì)于這樣的設(shè)備，就存在無(wú)法使用充電電池或使用充電電池會(huì)降低其功效的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種升壓電池，只需要加一節(jié)一次或二次電池，就可以穩(wěn)定輸出3V電壓，既降低成本，又環(huán)保節(jié)能。電池在作為電源使用的過(guò)程中，輸出電壓總是逐漸降低的。本發(fā)明提出的升壓電池，是指僅借用電池外殼尺寸，而在殼內(nèi)裝入升壓電路，該升壓電路能夠?qū)⑤斎肷龎弘姵氐牡碗妷悍€(wěn)定地升高。采用標(biāo)準(zhǔn)電池的外殼尺寸的原因，是為了對(duì)于需要兩節(jié)電池的設(shè)備，用升壓電池代替設(shè)備中的一節(jié)電池，只用剩余的一節(jié)電池就可以通過(guò)升壓電池輸出3V電壓。設(shè)備中的一節(jié)一次電池或二次電池的電壓作為升壓電池的輸入電壓，當(dāng)輸入電壓大于1.0V時(shí)，升壓電池可以將其升壓到3V并穩(wěn)定地輸出；當(dāng)輸入電壓小于1.0V時(shí)，升壓電池停止工作，電路斷開(kāi)，這樣可以避免對(duì)提供輸入電壓的電池過(guò)放電。使用升壓電池后，另外只需要一節(jié)一次或二次電池就可以提供穩(wěn)定的3V輸出電壓。這樣，一是可以節(jié)約一節(jié)電池；二是原來(lái)使用二次電池會(huì)降低功效的設(shè)備可以正常工作了。綜合效益就是，采用本發(fā)明所提出的升壓電池后，手持設(shè)備可以用二次電池代替一次電池，減少了環(huán)境污染，并且原來(lái)需要兩節(jié)電池的情況現(xiàn)在只需要一節(jié)電池，減少了電池用量，但仍舊能夠提供穩(wěn)定的輸出電壓。本發(fā)明升壓電池的外形及其端子如圖1所示。升壓電池的外形尺寸與普通民用電池相同。升壓電池外殼的兩個(gè)端子分別是輸出端子Vwt和輸入端子vin，另外在側(cè)面引出公共端。實(shí)際使用時(shí)，接線如圖2、圖3和圖4所示。三種接線方式的共同點(diǎn)是:輸入端子Vin接普通電池(如7號(hào)電池或5號(hào)電池)的正極性端子，公共端接普通電池的負(fù)極性端子，輸出端子Vrat接外電路的正極性端子。
升壓電池主要采用了 NCP1423芯片，該芯片在正常工作狀態(tài)時(shí)，能夠?qū)AT腳輸入的低電壓放大，在OUT腳輸出高電壓。本發(fā)明用到了芯片NCP1423的兩個(gè)工作狀態(tài)。當(dāng)芯片NCP1423的EN腳的電壓VEN〈0.5V時(shí)，芯片將停止工作，處于斷開(kāi)狀態(tài)。在本發(fā)明中，EN腳與LBO腳直接相連，因而EN腳的電壓Ven與LBO腳的電壓V.相等，即VEN=V.。LBO腳的電壓V.與LBI腳的電壓V有關(guān)。當(dāng)Vm〈0.5V時(shí)，LBO腳為低電位，相當(dāng)于LBO腳接到了公共端，因而EN腳也是低電位，芯片停止工作。本發(fā)明中，電阻R3和電阻R4串聯(lián)后接在輸入端子和公共端子之間，因而電阻R3和電阻R4串聯(lián)后所加的電壓是輸入電壓Vin。電阻R4上分到的電壓接到了 LBI腳，根據(jù)分壓關(guān)系可知，LBI腳電壓Vm=VinR4/ (R3+R4)。本發(fā)明中，電阻R3和電阻R4取相同的阻值，因而分壓關(guān)系為V=Vin/2，當(dāng)Vin〈l.0V時(shí)，ν ΒΙ〈0.5V,芯片NCP1423停止工作，處于斷開(kāi)狀態(tài)。本發(fā)明中，芯片NCP1423的輸入電壓Vin為一節(jié)一次電池或二次電池的電壓。當(dāng)充當(dāng)輸入的一節(jié)一次電池或二次電池的電壓低于1.0V時(shí)，芯片NCP1423停止工作，處于斷開(kāi)狀態(tài)，這樣可以避免對(duì)提供輸入電壓Vin的一次電池或二次電池過(guò)放電。當(dāng)芯片NCP1423的EN腳的電壓VEN>0.5V時(shí)，芯片將正常工作，處于放大狀態(tài)，能夠?qū)⑤斎氲牡碗妷悍糯蠛筝敵龈唠妷海敵鲭妷篤tjut的表達(dá)式為Vwt=0.5(1+ / ),本發(fā)明中選擇R1=Seok Ω、R2=112k Ω，代入Vtjut的表達(dá)式計(jì)算可知VQUt=3.0V0選擇其他合適的R1和R2值，也可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓Vwt=3.0V的目的。本發(fā)明中，EN腳與LBO腳直接相連，LBO腳的電壓與LBI腳的電壓有關(guān)，LBI腳的電壓是對(duì)輸入電壓Vin分壓得到的。根據(jù)前述的分壓關(guān)系可知，VLBI=Vin/2,當(dāng)輸入電壓Vin>l.0V時(shí)，VLBI>0.5V，根據(jù)芯片NCP1423的特性，此時(shí)LBO端子相當(dāng)于高阻斷開(kāi)。在圖5所示電 路圖中，LBO端子通過(guò)上拉電阻R5接到了輸入電壓Vin，當(dāng)LBO端子高阻斷開(kāi)時(shí)，VLB0=Vin,又因?yàn)镋N腳與LBO腳直接相連，Ven=Vlbo,所以當(dāng)LBO端子高阻斷開(kāi)時(shí)Ven= Vin0因而，當(dāng)Vin>1.0V時(shí)，Ven= Vin>1.0V，芯片NCP1423正常工作，輸出電壓 Vrat 為 3.0V。 本發(fā)明中，電感L2、電容C3和電容C4構(gòu)成了低通濾波電路，為了濾去芯片NCP1423的輸出電壓Vrat中可能包含的高頻分量，使升壓電池輸出電壓Vrat更穩(wěn)定。本發(fā)明中，電容C1、電容C2和電感L1采用芯片建議的參數(shù)，以滿足芯片的動(dòng)態(tài)工作要求。綜上所述，由一節(jié)一次電池或二次電池給本發(fā)明的升壓電池提供輸入電壓Vin。當(dāng)vin>l.0V時(shí)，升壓電池的輸出電壓Vtjut為3.0V，相當(dāng)于兩節(jié)一次電池的標(biāo)稱電壓之和；當(dāng)Vin〈l.0V時(shí)，升壓電池停止工作，避免對(duì)提供輸入電壓Vin的一次電池或二次電池過(guò)放電。本發(fā)明電路主要實(shí)現(xiàn)如下功能:1、升壓電池電路的輸入電壓Vin是一節(jié)一次電池或二次電池的電壓，該一次電池或二次電池接在端子Vin和公共端(用符號(hào)▽表示)之間。當(dāng)輸入電壓Vin不低于1.0V時(shí)，升壓電池輸出電壓Vwt穩(wěn)定在3.0V0這樣，只需要一節(jié)一次電池或二次電池，經(jīng)過(guò)升壓電池后，輸出電壓穩(wěn)定為兩節(jié)一次電池串聯(lián)后的標(biāo)稱電壓。當(dāng)輸入電壓Vin低于1.0V時(shí)，升壓電池停止工作，處于斷開(kāi)狀態(tài)，這樣可以避免對(duì)提供輸入電壓Vin的一次電池或二次電池過(guò)放電。2、輸出電壓Vout的大小由R1和R2決定，Vout=0.5 (1+ / )。如圖5所示，電阻R1和R2的阻值分別取R1=SeokQ、R2=112k Ω，可知Vout=3.0V。圖5中，選擇其他合適的R1和R2值，也可使輸出電壓Vtjut的值為3.0V。3、圖5中，電阻R3和電阻R4的阻值取值滿足R3=R4,因而NCP1423的LBI端子的電位 V=VinV (R3+R4)=vin/2。4、根據(jù)NCP1423芯片的特性，當(dāng)ν ΒΙ〈0.5V時(shí)，NCP1423的LBO端子的電位V.為低電位，相當(dāng)于LBO端子接到了公共端；否則，LBO端子處于高阻斷開(kāi)的狀態(tài)。因?yàn)閂m=Vin/2，所以當(dāng)Vin低于1.0V時(shí)，LBO端子的電位V.為低電位。當(dāng)Vin不低于1.0V時(shí)，LBO端子相當(dāng)于高阻斷開(kāi)，該端子通過(guò)上拉電阻R5接到了 Vin，此時(shí)V_=Vin。5、圖5所示設(shè)計(jì)圖中，將NCP1423的EN端子與LBO端子直接短接，這樣EN端子的電位VEN=V.。綜上可見(jiàn)，當(dāng)Vin低于1.0V時(shí)，EN端子的電位Ven為低電位。當(dāng)Vin不低于
1.0V時(shí)，EN端子的電位Ven為高電位，Ven= Vin06、對(duì)于芯片NCP1423，當(dāng)VEN〈0.5V時(shí)，芯片將停止工作，進(jìn)入斷開(kāi)模式。因而，當(dāng)Vin不低于1.0V時(shí)，EN端子的電位Ven為高電位，芯片NCP1423正常工作，升壓電池正常工作，輸出電壓為3.0V ;當(dāng)Vin低于1.0V時(shí)，EN端子的電位Ven為低電位，芯片NCP1423停止工作，升壓電池停止工作，處于斷開(kāi)狀態(tài)，這樣可以避免對(duì)提供輸入電壓Vin的一次電池或二次電池過(guò)放電。7、圖5中，電容C1、電容C2和電感L1采用芯片建議的參數(shù)，以滿足芯片的動(dòng)態(tài)工作要求。8、電感L2、電容C3和電容C4構(gòu)成了低通濾波電路，為了濾去芯片NCP1423的OUT端子電位可能包含的高頻分量，使升壓電池輸出電壓Vwt更穩(wěn)定。


圖1為升壓電池的外形及端子。圖2為一種升壓電池與普通電池(一次電池或二次電池)。圖3為另一種升壓電池與普通電池(一次電池或二次電池)。圖4為升壓電池與普通電池(一次電池或二次電池)。圖5為升壓電池的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明升壓電池的外形及其端子如圖1所示。升壓電池的外形尺寸與普通民用電池相同。升壓電池外殼的兩個(gè)端子分別是輸出端子Vwt和輸入端子vin，另外在側(cè)面引出公共端。實(shí)際使用時(shí)，接線如圖2、圖3和圖4所示。三種接線方式的共同點(diǎn)是:輸入端子Vin接普通電池(如7號(hào)電池或5號(hào)電池)的正極性端子，公共端接普通電池的負(fù)極性端子，輸出端子Vrat接外電路的正極性端子。圖2 圖4中，虛線表示設(shè)備中原有的電氣連線，從升壓電池內(nèi)部引出公共端的實(shí)線表示本發(fā)明在使用時(shí)需要的電氣連線，其余實(shí)線表示元件的外形輪廓線。使用時(shí)，需要根據(jù)設(shè)備中電池的相對(duì)位置以及與外電路的電氣連接關(guān)系，正確放置升壓電池及其公共端的位置。升壓電池的構(gòu)成是將圖5所示的電路裝入圖1所示的電池殼中，電路的Vin端子接到電池殼不凸出的一端，電路的Vtjut端子接到電池殼凸出的一端，電路的公共端從電池殼側(cè)面的開(kāi)口引出。升壓電池代替一節(jié)普通電池裝入設(shè)備時(shí)，需要根據(jù)外電路所加電壓的極性，正確地放置升壓電池位置和公共端的位置，如圖2 圖4所示。這種將升壓電路裝入標(biāo)準(zhǔn)電池殼并替代一節(jié)電池的思想，不僅能用于兩節(jié)電池的設(shè)備，對(duì)于多節(jié)電池或不同型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)電池殼都可以實(shí)現(xiàn)類似的升壓和替代。通過(guò)不同的升壓電路，可以實(shí)現(xiàn)不同的輸入電壓、輸出電壓，或不同的輸出電流，以適用于超過(guò)兩節(jié)電池的設(shè)備。圖5所示電路的參數(shù)不是唯一的，可以在滿足基本功能和設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種升壓電池，其特征在于，升壓電池外殼的兩個(gè)端子分別是輸出端子Vwt和輸入端子Vin，另外在側(cè)面引出公共端； 實(shí)際使用時(shí)，輸入端子Vin接普通電池的正極性端子，公共端接普通電池的負(fù)極性端子，輸出端子Vrat接外電路的正極性端子； 升壓電池采用NCP1423芯片，該芯片在正常工作狀態(tài)時(shí)，能夠?qū)AT腳輸入的低電壓放大，在OUT腳輸出高電壓； 當(dāng)芯片NCP1423的EN腳的電壓VEN〈0.5V時(shí)，芯片將停止工作，處于斷開(kāi)狀態(tài)，EN腳與LBO腳直接相連，EN腳的電壓Ven與LBO腳的電壓V.相等； 電阻R3和電阻R4串聯(lián)后接在輸入端子和公共端子之間，電阻R3和電阻R4串聯(lián)后所加的電壓是輸入電壓Vin ;電阻R4上分到的電壓接到了 LBI腳，根據(jù)分壓關(guān)系得知，LBI腳電壓VLBi=VinR4/(R3+R4);電阻R3和電阻R4取相同的阻值，分壓關(guān)系為vm=vin/2，當(dāng)vin〈1.ον時(shí)，VLBI<0.5V，芯片NCP1423停止工作，處于斷開(kāi)狀態(tài)； 當(dāng)芯片NCP1423的EN腳的電壓VEN>0.5V時(shí)，芯片將正常工作，處于放大狀態(tài)，能夠?qū)⑤斎氲牡碗妷悍糯蠛筝敵龈唠妷?，輸出電壓Vrat的表達(dá)式為Vrat=0.5 (1+ / )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓電池，其特征在于，所述的芯片NCP1423的輸入電壓Vin為一節(jié)一次電池或二次電池的電壓；當(dāng)充當(dāng)輸入的一節(jié)一次電池或二次電池的電壓低于1.0V時(shí)，芯片NCP1423停止工作，處于斷開(kāi)狀態(tài)，避免對(duì)提供輸入電壓Vin的一次電池或二次電池過(guò)放電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓電池，其特征在于，所述的LBO腳的電壓V.與LBI腳的電壓V有關(guān)；當(dāng)v〈0.5V時(shí)，LBO腳為低電位，相當(dāng)于LBO腳接到了公共端，芯片停止工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓電池，其特征在于，所述的LBO端子通過(guò)上拉電阻R5接到了輸入電壓Vin，當(dāng)LBO端子高阻斷開(kāi)時(shí)，VLB0=Vin,當(dāng)Vin>l.0V時(shí)，Ven= Vin>l.0V,芯片NCP1423正常工作，輸出電壓VwtS 3.0V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的升壓電池，其特征在于，所述的普通電池為7號(hào)電池或5號(hào)電池。
全文摘要
一種升壓電池，屬于電池技術(shù)領(lǐng)域。升壓電池的外形尺寸與普通民用電池相同。升壓電池外殼的兩個(gè)端子分別是輸出端子Vout和輸入端子Vin，另外在側(cè)面引出公共端。實(shí)際使用時(shí)，輸入端子Vin接普通電池的正極性端子，公共端接普通電池的負(fù)極性端子，輸出端子Vout接外電路的正極性端子。優(yōu)點(diǎn)在于，只需要加一節(jié)一次或二次電池，就可以穩(wěn)定輸出3V電壓，既降低成本，又環(huán)保節(jié)能。
文檔編號(hào)H01M6/50GK103199276SQ20131008469
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月16日
發(fā)明者李世瓊 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)