專利名稱：高效快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)、充電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可充電式電源設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，公知的移動(dòng)電源為了能夠縮短充電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速充電，就要加大對(duì)電池充電的電流，通常是1000毫安或以上，現(xiàn)有的充電電路是采用線性IC充電，或采用降壓DC-DC充電，再或者采用P溝道MOS管做隔離管脈沖充電；為了實(shí)現(xiàn)智能型就要增加即插即用檢測(cè)功能，現(xiàn)有的即插即用檢測(cè)功能是采用電流放大電路來檢測(cè)，手機(jī)充電口通過導(dǎo)線連接到移動(dòng)電源的輸出電路，手機(jī)充電口的內(nèi)阻將移動(dòng)電源的輸出電路拉低，移動(dòng)電源的即插即用檢測(cè)電路檢測(cè)到輸出電路被拉低后將喚醒MCU，并使升壓電路輸出5V電壓給手機(jī)充電；但是，現(xiàn)有的技術(shù)在充電時(shí)存在器件發(fā)熱嚴(yán)重的問題、成本高昂?jiǎn)栴}、不能兼容小電流交流適配器的問題、即插即用檢測(cè)不夠靈敏的問題。采用線性IC充電有器件發(fā)熱的問題:根據(jù)公式P = U*I，線性IC自身消耗的功率可以高達(dá)4瓦特，熱量充滿狹小的移動(dòng)電源內(nèi)部空間無法散開，嚴(yán)重影響電子器件和電池的壽命。采用P溝道MOS管做隔離管的脈沖充電同樣有器件發(fā)熱的問題:脈沖充電需要一個(gè)隔離管來完成因交流適配器沒電壓輸出或輸出短路時(shí)起到隔離和保護(hù)電池的作用；用P溝道MOS管來做隔離管時(shí)，根據(jù)P溝道MOS管的VGS&RDS特性，現(xiàn)有的P溝道MOS管的VGS在-4.5V以下才能實(shí)現(xiàn)小的RDS導(dǎo)通電阻，自身損耗才能降低；移動(dòng)電源的電池大都在3.7V，電量不足時(shí)電壓可能低至3 V，此時(shí)加到P溝道MOS管的VGS電壓為-3V，沒有達(dá)正常工作電壓-4.5V的要求，導(dǎo)通電阻RDS將成指數(shù)倍增加，P溝道MOS管自身功率損耗將會(huì)激增從而引起熱損壞直至燒毀；因此，簡(jiǎn)單地用P溝道MOS管做充電電路的隔離管是無法實(shí)現(xiàn)大電流快速充電。采用降壓DC-DC充電則有電路復(fù)雜，成本高昂?jiǎn)栴}，移動(dòng)電源是隨身的輕便產(chǎn)品，復(fù)雜的降壓DC-DC充電電路會(huì)增加PCB板的面積，也增加移電動(dòng)源的體積，同時(shí)成本也隨之增加，不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)和輕便的原則?，F(xiàn)有大電流快速充電的移動(dòng)電源都不兼容小電流交流適配器，如強(qiáng)行用小電流交流適配器給移動(dòng)電源充電可能引起交流適配器保護(hù)或損壞，因此現(xiàn)有的移動(dòng)電源需要配置專用大電流交流適配器；消費(fèi)者家中的手機(jī)交流適配器是幾百毫安小電流型則不能給移動(dòng)電源充電，如果消費(fèi)者一時(shí)找不到專用大電流的交流適配器則還無法給移動(dòng)電源應(yīng)急充電，多有不便；再者，消費(fèi)者手中可能有多個(gè)數(shù)碼產(chǎn)品的小電流交流適配器，但都不能給移動(dòng)電源充電，這就不能達(dá)到物盡其用的效果?，F(xiàn)有的移動(dòng)電源即插即用檢測(cè)電路采用三極管電流放大方式，檢測(cè)靈敏度低下；有部份手機(jī)，例如聯(lián)想手機(jī)的充電口的內(nèi)阻較大，插入后移動(dòng)電源的輸出電路只被拉低至三分二的電池電壓，MCU因沒有檢測(cè)到足夠的低門檻電壓而沒有被喚醒，所以現(xiàn)有的移動(dòng)電源使用三極管電流放大方式做即插即用檢測(cè)功能是有局限性，使部份充電口內(nèi)阻大的手機(jī)因此不能實(shí)現(xiàn)即插即用功能。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的移動(dòng)電源在大電流快速充電時(shí)有器件發(fā)熱問題、成本高昂?jiǎn)栴}、不能兼容小電流交流適配器的問題、即插即用檢測(cè)不夠靈敏問題，本實(shí)用新型采用一種移動(dòng)電源，該移動(dòng)電源能大電流、快速、高效率地充電，成本低，可兼容小電流的交流適配器應(yīng)急充電，高靈敏度的即插即用檢測(cè)功能。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在電路中輸入電路、充電電路、充電隔離開關(guān)電路、可充電電池、放電貯能電感、放電升壓模組、放電隔離開關(guān)電路、輸出電路、即插即用檢測(cè)電壓放大電路、輸入電壓檢測(cè)電路順序電連接；其特征是:充電隔離開關(guān)電路的一端與單片機(jī)一 PWM 口連接，放電隔離開關(guān)電路的一端與放電貯能電感的能量釋放端連接，即插即用檢測(cè)電壓放大電路與單片機(jī)一 I/O 口連接，輸入電路與單片機(jī)一A/D 口連接。也就是，用P溝道MOS管做隔離電路中的開關(guān)，并設(shè)置一負(fù)壓產(chǎn)生電路；P溝道MOS可以兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)；在輸入電壓檢測(cè)電路中，設(shè)置單片機(jī)一 A/D 口 ；在即插即用檢測(cè)電壓放大電路中設(shè)置一 PNP型三極管，即插即用檢測(cè)電壓放大電路是由PNP型三極管組成的共射電壓放大電路來實(shí)現(xiàn)。充電隔離開關(guān)電路、放電隔離開關(guān)電路可以是N溝道MOS可以兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)，此時(shí)升壓電路為N溝道MOS管提供正電壓。使P溝道MOS管柵極與負(fù)壓產(chǎn)生電路一端連接，負(fù)壓產(chǎn)生電路另一端與單片機(jī)的一 PWM 口連接；使輸入電壓檢測(cè)電路中單片機(jī)的一 A/D 口與輸入電路連接；使即插即用檢測(cè)電壓放大電路一端與輸出電路連接，另一端與單片機(jī)的一 I/O 口連接。當(dāng)單片機(jī)的PWM脈沖施加到負(fù)壓產(chǎn)生電路時(shí)，P溝道MOS管柵極將獲得-5V或更低的負(fù)值柵電壓，因此P溝道MOS管將得到充分導(dǎo)通，此時(shí)P溝道MOS管的VGS&RDS特性表中可查出，RDS導(dǎo)通電阻在二十毫歐以下，由此可計(jì)算出P溝道MOS管自身損耗太太降低，P溝道MOS管流過大電流時(shí)其功耗在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)可靠工作，達(dá)到大電流高效快速充電的目的；iMCU的一 A/D 口通過輸入電路檢測(cè)到有交流適配器施加的充電電壓時(shí)，A/D 口得到輸入電壓值將與設(shè)置的門檻電壓值比較，高于門檻電壓時(shí)MCU通過調(diào)整脈沖PWM增加充電電流以滿足快速充電的要求，低于或等于門檻電壓MCU通過調(diào)整脈沖PWM減少充電電流以保護(hù)小電流交流適配器不至于因過載而關(guān)閉輸出，達(dá)到兼容小電流交流適配器的目的；當(dāng)手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品的充電口用導(dǎo)線連接到輸出電路后，手機(jī)充電口的內(nèi)阻拉低輸出電路，即插即用檢測(cè)電壓放大電路將會(huì)電壓放大突變的脈沖，電壓放大后的脈沖將明顯增加MCU喚醒靈敏度，MCU由睡眠狀態(tài)喚醒后開始輸出5V對(duì)手機(jī)充電。本實(shí)用新型的有益效果是，可以用較低的成本實(shí)現(xiàn)2000mA以上大電流高效率對(duì)移動(dòng)電源快速充電，也可以兼容小電流的交流適配器對(duì)移動(dòng)電源充電，方便消費(fèi)者利用手頭上的交流適配器，而不需要重復(fù)購置，達(dá)到物盡其用的目的；高靈敏度的即插即用檢測(cè)電壓放大電路能使移動(dòng)電源增強(qiáng)其智能效果；負(fù)壓產(chǎn)生電路和即插即用檢測(cè)電壓放大電路采用二極管、三極管、電容、電阻元件，成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，A/D 口和PWM 口則由MCU內(nèi)置。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。[0014]

圖1是本實(shí)用新型用N溝道MOS管做隔離開關(guān)的電路圖。圖2是本實(shí)用新型用P溝道MOS管做隔離開關(guān)的電路圖。圖3是P溝道MOS管VGS&RDS的特性圖。圖4是現(xiàn)有技術(shù)的稱動(dòng)電源電路圖。圖1中:101.輸入電路，102.充電電路，103.充電隔離開關(guān)電路，104.可充電電池，105.放電貯能電感，106.放電升壓模組，107.放電隔離開關(guān)電路，108.輸出電路，109.即插即用檢測(cè)電壓放大電路，110.單片機(jī)，111.升壓電路，112.N溝道MOS管，113.升壓電路，I I 4.N溝道MOS管，115.PNP型三極管，116.輸入電壓檢測(cè)電路。圖1中，充電隔離開關(guān)電路(103)由N溝道MOS管(112)和升壓電路(111)組成。圖1中，放電隔離開關(guān)電路(107)由N溝道MOS管(114)和升壓電路(113)組成。圖1中，單片機(jī)(110)帶有A/D轉(zhuǎn)換口和脈沖PWM 口。圖2中:201.輸入電路，202.充電電路，203.充電隔離開關(guān)電路，204.可充電電池，205.放電貯能電感，206.放電升壓模組，207.放電隔離開關(guān)電路，208.輸出電路，209.即插即用檢測(cè)電壓放大電路，210.單片機(jī)，211.負(fù)壓產(chǎn)生電路，212.P溝道MOS管，213.負(fù)壓產(chǎn)生電路，214.P溝道MOS管，215.PNP型三極管，216.輸入電壓檢測(cè)電路。圖2中，充電隔離開關(guān)電路(203)由P溝道MOS管(212)和負(fù)壓產(chǎn)生電路(211)組成。圖2中，放電隔離開關(guān)電路(207)由P溝道MOS管(214)和負(fù)壓產(chǎn)生電路(213)組成。圖2中，單片機(jī)(210)帶有A/D轉(zhuǎn)換口和脈沖PWM 口。
具體實(shí)施方式
在圖2中，輸入電路(201)、充電電路(202)、充電隔離開關(guān)電路(203)與可充電電池(204)串聯(lián)，P溝道MOS管(212)的柵極G與負(fù)壓產(chǎn)生電路(211) —端相連，負(fù)壓產(chǎn)生電路(211)另一端與單片機(jī)(210) — PWM 口相連，P溝道MOS管(212)的漏極D與充電電路相連，P溝道MOS管(212)的源極S與可充電電池(204)相連；輸入電路(201)的一端與單片機(jī)(210) — A/D 口相連；放電貯能電感(205)、放電升壓模組(206)、放電隔離開關(guān)電路(207)與輸出電路(208)串聯(lián)，P溝道MOS管(214)的柵極G與負(fù)壓產(chǎn)生電路(213)的一端相連，負(fù)壓產(chǎn)生電路(213)的另一端與放電貯能電感(205)的能量釋放端相連，P溝道MOS管(214)的漏極D與輸出電路(208)相連，P溝道MOS管(214)的源極S與放電升壓模組(206)相連；PNP型三極管(215)的基極B與輸出電路(208)相連，PNP型三極管(215)的集電極C與單片機(jī)(210) — I/O 口相連。在圖1的另一個(gè)實(shí)施例中:輸入電路(101)、充電電路(102)、充電隔離開關(guān)電路(103)與可充電電池(104)串聯(lián)，N溝道MOS管(112)的柵極G與升壓電路(111) 一端相連，升壓電路(111)另一端與單片機(jī)(110) — PWM 口相連，N溝道MOS管(112)的源極S與充電電路相連，N溝道MOS管(112)的漏極D與可充電電池(104)相連；輸入電路(101)的一端與單片機(jī)(110) —A/D 口相連；放電忙能電感(105)、放電升壓模組(106)、放電隔離開關(guān)電路(107)與輸出電路(108)串聯(lián)，N溝道MOS管(114)的柵極G與升壓電路(113)的一端相連，升壓電路(113)的另一端與放電貯能電感(105)的能量釋放端相連，N溝道MOS管(114)的源極S與輸出電路(108)相連，N溝道MOS管(114)的漏極D與放電升壓模組(106)相連；PNP型三極管(115)的基極B與輸出電路(108)相連，PNP型三極管(115)的集電極C與單片機(jī)(110) — I/O 口相連。
權(quán)利要求1.一種快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源，在電路中輸入電路、充電電路、充電隔離開關(guān)電路、可充電電池、放電貯能電感、放電升壓模組、放電隔離開關(guān)電路、輸出電路、即插即用檢測(cè)電壓放大電路、輸入電壓檢測(cè)電路順序電連接；其特征是:充電隔離開關(guān)電路的一端與單片機(jī)一 PWM 口連接，放電隔離開關(guān)電路的一端與放電貯能電感的能量釋放端連接，即插即用檢測(cè)電壓放大電路與單片機(jī)一 I/O 口連接，輸入電路與單片機(jī)一A/D 口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源，其特征是:充電隔離開關(guān)電路由P溝道MOS管與負(fù)壓產(chǎn)生電路組成，負(fù)壓產(chǎn)生電路通過單片機(jī)的脈沖PWM來產(chǎn)生負(fù)電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源，其特征是:放電隔離開關(guān)電路由P溝道MOS管與負(fù)壓產(chǎn)生電路組成，負(fù)壓產(chǎn)生電路通過放電升壓模組的脈沖來生產(chǎn)負(fù)電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源，其特征可以是:充電隔離開關(guān)電路由N溝道MOS管與升壓電路組成，升壓電路通過單片機(jī)的脈沖PWM來產(chǎn)生正電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源，其特征可以是:放電隔離開關(guān)電路由N溝道MOS管與升壓電路組成，升壓電路通過放電升壓模組的脈沖來產(chǎn)生正電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源，其特征是:輸入電路與單片機(jī)一 A/D 口相連，A/D 口采樣得到的輸入電壓值將與設(shè)定的門檻電壓值進(jìn)行比較。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源，其特征是:即插即用檢測(cè)電壓放大電路是由PNP型三極管組成的共射電壓放大電路來實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源，其特征可以是:P溝道MOS可以兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源，其特征可以是:N溝道MOS可以兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)。
專利摘要一種高效快速充電型自適應(yīng)交流適配器的智能移動(dòng)電源。它在電路中，輸入電路、充電電路、充電隔離開關(guān)電路、可充電電池、放電貯能電感、放電升壓模組，放電隔離開關(guān)電路、輸出電路、即插即用檢測(cè)電壓放大電路、輸入電壓檢測(cè)電路順序連接組成；所述充電隔離開關(guān)電路和放電隔離開關(guān)電路由P溝道MOS管和負(fù)壓產(chǎn)生電路連接組成，所產(chǎn)生的負(fù)電壓使P溝道MOS管可靠地導(dǎo)通；所述即插即用檢測(cè)電壓放大電路由PNP三極管組成電壓放大電路，識(shí)別負(fù)載是否存在；所述輸入電壓檢測(cè)電路由單片機(jī)的一A/D口與輸入電路連接，得到的輸入電壓值與門檻電壓值比較后控制輸入電流使交流適配器不至于過載。
文檔編號(hào)H02J7/10GK202931011SQ20122051310
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者鄧國(guó)文 申請(qǐng)人:鄧國(guó)文