移動(dòng)電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了移動(dòng)電源，包括充電輸入電路、DC-DC升壓開關(guān)電路、中央控制電路、USB輸出電路和電芯保護(hù)電路，充電輸入電路的輸出端與DC-DC升壓開關(guān)電路的輸入端連接，DC-DC升壓開關(guān)電路的輸出端與USB輸出電路的輸入端連接，中央控制電路與DC-DC升壓開關(guān)電路和USB輸出電路連接，電芯保護(hù)電路與DC-DC升壓開關(guān)電路連接。可進(jìn)行過充、過放、過流、短路保護(hù)、電池的充電與升壓、大的充放電流與極高的轉(zhuǎn)換效率，并實(shí)現(xiàn)低待機(jī)功耗、電量查詢、高亮LED照明、設(shè)備優(yōu)先用電等功能，提供充電、升壓、電量管理三合一移動(dòng)電源方案。
【專利說明】移動(dòng)電源【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電子產(chǎn)品的供電裝置，特別涉及一種移動(dòng)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，各種手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電子閱讀器、MP3、MP4等電子產(chǎn)品的功能越來越強(qiáng)大，需要消耗的電量也越來越大，但同時(shí)體積卻越做越小，電池也跟著越做越小，其電池容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上使用者的需求。電池使用時(shí)間太短，消費(fèi)者在戶外使用電子設(shè)備時(shí)經(jīng)常用不了多久就沒電了，非常不方便。于是就出現(xiàn)了移動(dòng)電源的產(chǎn)品，專門為手機(jī)等電子產(chǎn)品戶外充電。但目前的移動(dòng)電源產(chǎn)品多數(shù)使用鋁殼鋰電芯，重量較重，體積也較大，容量一般為2000mAh左右，功能單一，待機(jī)功耗大、現(xiàn)有移動(dòng)電源多為充電單獨(dú)一塊電路，升壓一塊電路，電量管理一塊電路，元件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此轉(zhuǎn)換電路成本高、輸出電流小且轉(zhuǎn)換效率低，使用一段時(shí)間后，移動(dòng)電源的電芯的使用時(shí)間會(huì)大大變短。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種容量高、體積小、重量輕的聚合物鋰電芯電路，采用充電、升壓、電量管理三合一移動(dòng)電源方案。其待機(jī)功耗低、轉(zhuǎn)換電路成本低、功能齊備、輸出電流大且轉(zhuǎn)換效率高。
[0004]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了移動(dòng)電源，包括充電輸入電路、DC-DC升壓開關(guān)電路、用于充放電控制的中央控制電路、USB輸出電路和電芯保護(hù)電路，充電輸入電路的輸出端與DC-DC升壓開關(guān)電路的輸入端連接，DC-DC升壓開關(guān)電路的輸出端與USB輸出電路的輸入端連接，中央控制電路與DC-DC升壓開關(guān)電路和USB輸出電路連接，電芯保護(hù)電路與DC-DC升壓開關(guān)電路連接。
[0005]在一些實(shí)施方式中，充電輸入電路包括輸入端口、第一電阻、第二電阻、電容和整流二極管，輸入端口的正極輸出端與二極管的正極連接構(gòu)成電流輸入端，所述第一電阻、第二電阻、電容構(gòu)成輸入檢測(cè)模塊，其輸出端與央控制電路連接?？蓪?shí)現(xiàn)電流輸入和輸入電流檢測(cè)。
[0006]在一些實(shí)施方式中，DC-DC升壓開關(guān)電路包括上偏開關(guān)、下偏開關(guān)和儲(chǔ)能電感，上偏開關(guān)的輸入端與充電輸入電路的輸出端連接，上偏開關(guān)和下偏開關(guān)的控制端與央控制電路連接，上偏開關(guān)和下偏開關(guān)的電流輸出端與儲(chǔ)能電感連接，上偏開關(guān)和下偏開關(guān)交替導(dǎo)通與儲(chǔ)能電感配合對(duì)電芯保護(hù)電路進(jìn)行充電或放電。可實(shí)現(xiàn)充電與升壓共用、高達(dá)2A的充放電流和高達(dá)93%的轉(zhuǎn)換效率。
[0007]在一些實(shí)施方式中，中央控制電路包括中央控制器、電量指示燈、待機(jī)電流檢測(cè)電路、輸出控制開關(guān)和按鍵，電量指示燈的正極與充電輸入電路連接，電量指示燈的負(fù)極與中央控制器連接，待機(jī)電流檢測(cè)電路一端與USB輸出電路的輸入端連接，另一端與中央控制器連接流，輸出控制開關(guān)的控制端與中央控制器連接，輸出控制開關(guān)的電流輸入端與USB輸出電路的電流輸出端連接，按鍵與中央控制器連接?？蓪?shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路徑調(diào)整設(shè)備優(yōu)先用電，限流，短路，過壓保護(hù)功能等功能。
[0008]在一些實(shí)施方式中，中央控制電路還包括LED照明燈電路，LED照明燈電路的輸入端與充電輸入電路的輸出端連接，LED照明燈電路的控制端與中央控制器連接?？蓪?shí)現(xiàn)LED手電筒照明功能。
[0009]在一些實(shí)施方式中，USB輸出電路包括大電流輸出電路和小電流輸出電路，大電流輸出電路的輸入端與DC-DC升壓開關(guān)電路的輸出端連接，大電流輸出電路的輸出端與中央控制電路連接所述小電流輸出電路的輸入端與DC-DC升壓開關(guān)電路的輸出端連接，小電流輸出電路的輸出端與中央控制電路連接。兩個(gè)USB接口 C0N2和C0N3分別實(shí)現(xiàn)大電流2A輸出和小電流IA輸出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型移動(dòng)電源的系統(tǒng)框圖；
[0011]圖2為圖1所示移動(dòng)電源的充電輸入電路、DC-DC升壓開關(guān)電路、中央控制電路、USB輸出電路的電路原理圖；
[0012]圖3為圖1所示移動(dòng)電源的電芯保護(hù)電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0014]圖1示意性地顯示了本實(shí)用新型一實(shí)施方式的移動(dòng)電源的系統(tǒng)框圖。參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型一實(shí)施方式的移動(dòng)電源包括充電輸入電路1、DC-DC升壓開關(guān)電路2、用于充放電控制的中央控制電路3、USB輸出電路4和電芯保護(hù)電路5。充電輸入電路I的輸出端與DC-DC升壓開關(guān)電路2的輸入端連接，DC-DC升壓開關(guān)電路2的輸出端與USB輸出電路4的輸入端連接，中央控制電路3與DC-DC升壓開關(guān)電路2和USB輸出電路4連接，電芯保護(hù)電路5與DC-DC升壓開關(guān)電路2連接。
[0015]圖2示意性地顯示了圖1所示移動(dòng)電源的充電輸入電路、DC-DC升壓開關(guān)電路、中央控制電路、USB輸出電路的電路原理圖。
[0016]參照?qǐng)D2，充電輸入電路I包括輸入端口 CONl、第一電阻R3、第二電阻R4、電容C3、C13和整流二極管D1，輸入端口 CONl的正極輸出端與二極管Dl的正極連接構(gòu)成電流輸入端，第一電阻R3、第二電阻R4、電容C13構(gòu)成輸入檢測(cè)模塊，其輸出端與央控制電路3連接。輸入端口 CONl的引腳I與電容C3、C13的一端、第一電電阻R3的一端以及整流二極管Dl的正極連接，電容C3的另一端與輸入端口 CONl的引腳2連接并接地，電容C13的另一端、第一電電阻R3的另一端與第二電阻R4的一端連接，第二電阻R4的另一端接地。由整流二極管Dl的負(fù)極構(gòu)成充電輸入電路I的電流輸出端。第一電阻R3、第二電阻R4對(duì)充電輸入電路I的輸入電壓進(jìn)行分壓后傳輸電壓信號(hào)到中央控制電路3。通過檢測(cè)第一電阻R3和第二電阻R4之間的電壓變化來檢測(cè)輸入電流的變化。
[0017]DC-DC升壓開關(guān)電路2包括上偏開關(guān)、下偏開關(guān)、儲(chǔ)能電感L、電阻R5、R6、電容C4、C5、C6、C12、和中央控制器U2。上偏開關(guān)的輸入端與充電輸入電路I的輸出端連接，上偏開關(guān)和下偏開關(guān)的控制端與央控制電路3連接，上偏開關(guān)和下偏開關(guān)的電流輸出端與儲(chǔ)能電感L連接，上偏開關(guān)和下偏開關(guān)交替導(dǎo)通與儲(chǔ)能電感L配合對(duì)電芯保護(hù)電路5進(jìn)行充電或放電。
[0018]上偏開關(guān)包括二極管D2、MOS管Q3、NPN型三極管Q6和NP型三極管Q7，下偏開關(guān)包括MOS管Q4和Q5。MOS管Q3的型號(hào)為APM4953K或SM4953K。二極管D2的負(fù)極與充電輸入電路I的二極管Dl的負(fù)極連接，二極管D2的正極與MOS管Q3的引腳5、引腳6、引腳7、引腳8、儲(chǔ)能電感L的一端、MOS管Q4的D極和MOS管Q5的D極連接。MOS管Q4的G極、MOS管Q5的G極與控制電路3中的控制器U2的引腳I連接。MOS管Q4、Q5的S極接地。儲(chǔ)能電感L的另一端與電阻R5和R6的一端連接，電阻R5的另一端與電容C6的一端和中央控制器U2的引腳16連接。電阻R6的另一端與電容C6的另一端、電容12的一端和中央控制器U2的引腳15連接并連接VB端口，電容12的另一端接地。電容C4、C5的一端、NPN型三極管Q6的集電極、MOS管Q3的引腳1、引腳3和中央控制器U2的引腳2與充電輸入電路I的二極管Dl的負(fù)極連接，電容C4的另一端接地。電容C5的另一端與電路的公共端DGND連接，NPN型三極管Q6的發(fā)射極和PNP型三極管Q7的發(fā)射極與MOS管Q3的引腳2和引腳4連接，NPN型三極管Q6的基極和PNP型三極管Q7的基極與中央控制器U2的引腳4連接。PNP型三極管Q7的集電極接地。
[0019]當(dāng)有充電器插入時(shí)，中央控制器U2的引腳4與引腳I輸出一對(duì)互補(bǔ)的PWM。MOS管Q3與MOS管Q4、Q5交替導(dǎo)通，從而MOS管Q3與MOS管Q4、Q5與儲(chǔ)能電感L構(gòu)成低壓電路對(duì)電芯進(jìn)行充電。當(dāng)無充電器插入并按SI啟動(dòng)USB輸出時(shí)，中央控制器U2的引腳4與引腳I輸出一對(duì)互補(bǔ)的PWM，驅(qū)動(dòng)MOS管Q3與MOS管Q4、Q5交替導(dǎo)通，從而與儲(chǔ)能電感L構(gòu)成升壓電路，使電芯放電對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行充電。
[0020]中央控制電路3包括中央控制器U2、電量指示燈、待機(jī)電流檢測(cè)電路、輸出控制開關(guān)Q9和按鍵SI，電量指示燈的正極與充電輸入電路I連接，所述電量指示燈的負(fù)極與中央控制器U2連接，待機(jī)電流檢測(cè)電路一端與USB輸出電路4的輸入端連接，另一端與中央控制器U2連接流，輸出控制開關(guān)Q9的控制端與中央控制器U2連接，輸出控制開關(guān)Q9的電流輸入端與USB輸出電路4的電流輸出端連接，按鍵SI與中央控制器U2連接。待機(jī)電流檢測(cè)電路包括電阻R8、R9、R10、R11、R12、電容C8、C9、C10、C14、二極管D3、M0S管Q9。電量指示燈包括發(fā)光二極管L1、L2、L3、L4。中央控制器U2的型號(hào)為L(zhǎng)S8168A，MOS管Q9的型號(hào)為S8025或A06804。發(fā)光二極管L1、L2、L3、L4的正極與DC-DC升壓開關(guān)電路2中的二極管D2的負(fù)極連接，發(fā)光二極管L1、L2、L3、L4的負(fù)極分別與中央控制器U2的引腳13、引腳12、引腳11、引腳10連接，電阻R12的一端與發(fā)光二極管L1、L2、L3、L4的正極的二極管D2的負(fù)極連接，另一端和電阻R9、R10、電容C9、C10的一端與控制器U2的引腳8連接，電阻R9的另一端和電容C9的另一端與電路的公共端DGND連接，電阻RlO的另一端和電容ClO的另一端與電阻Rll的一端、電容C14的一端和MOS管Q9的引腳I和引腳3連接，所述電阻Rll的另一端接地，電容C14的另一端與MOS管Q9的引腳4、引腳6、二極管D3的負(fù)極和中央控制器U2的引腳14連接，二極管D3的正極與電阻R8的一端及中央控制器U2的引腳7連接，電阻R8的另一端與電容C8的一端連接，電容C8的另一端與電路的公共端DGND連接。中央控制器U2的引腳5與充電輸入電路I中的電容C13的另一端、電阻R3的另一端和電阻R4的一端連接，以檢測(cè)電流輸入信號(hào)。中央控制器U2的引腳15與DC-DC升壓開關(guān)電路2VB端口連接，用以檢測(cè)充放電電流和電壓，根據(jù)電流和電壓的大小控制電量指示燈的亮或滅。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，例如短路或過流時(shí)，電阻Rll可以檢測(cè)到電流信號(hào)并送至中央控制器U2的引腳8，此時(shí)中央控制器U2控制引腳14為低電平，MOS管Q9關(guān)斷，且中央控制器U2停止PWM輸出即關(guān)斷上偏開關(guān)和下偏開關(guān)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。
[0021]中央控制器U2的型號(hào)為L(zhǎng)S8168A。中央控制器U2各引腳的功能如下:
[0022]NGATE(PINl):同步整流的控制引腳。
[0023]SYS(PIN2):芯片系統(tǒng)電源引腳。
[0024]PGND(PIN3):芯片功率地。
[0025]PGATE(PIM):同步整流的控制引腳。
[0026]VIN (PIN5):輸入電源檢測(cè)引腳。
[0027]WLED (PIN6):手電控制引腳，不用時(shí)接地。
[0028]C0MP(PIN7):環(huán)路補(bǔ)償引腳。
[0029]CS(PIN8):負(fù)載電流檢測(cè)引腳。
[0030]TAP(PIN9):按鍵信號(hào)輸入引腳。
[0031]LED100 (PINlO):電量顯示LED的控制引腳4。
[0032]LED75 (PINll):電量顯示LED的控制引腳3。
[0033]LED50(PIN12):電量顯示LED的控制引腳2。
[0034]LED25(PIN13):電量顯示LED的控制引腳I。
[0035]CTR(PINH):關(guān)閉USB輸出的控制引腳。
[0036]BAT(PIN15):電池正極引腳，檢測(cè)電池電壓和充電電流。
[0037]SNS(PIN16):高端電流采樣引腳。
[0038]電池充電顯示方式如下表:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.移動(dòng)電源，其特征在于:包括充電輸入電路(I)、DC-DC升壓開關(guān)電路(2)、用于充放電控制的中央控制電路(3 )、USB輸出電路(4 )和電芯保護(hù)電路(5 )，所述充電輸入電路(I)的輸出端與DC-DC升壓開關(guān)電路(2)的輸入端連接，所述DC-DC升壓開關(guān)電路(2)的輸出端與USB輸出電路(4)的輸入端連接，所述中央控制電路(3)與DC-DC升壓開關(guān)電路(2)和USB輸出電路(4 )連接，所述電芯保護(hù)電路(5 )與DC-DC升壓開關(guān)電路(2 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)電源，其特征在于:所述充電輸入電路(I)包括輸入端口(C0N1)、第一電阻(R3)、第二電阻(R4)、電容(C13)和整流二極管(D1)，所述輸入端口(CONl)的正極輸出端與所述整流二極管(Dl)的正極連接構(gòu)成電流輸入端，所述第一電阻(R3)、第二電阻(R4)、電容(C13)構(gòu)成輸入檢測(cè)模塊，其輸出端與央控制電路(3)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)電源，其特征在于:所述DC-DC升壓開關(guān)電路(2)包括上偏開關(guān)、下偏開關(guān)和儲(chǔ)能電感(L)，所述上偏開關(guān)的輸入端與充電輸入電路(I)的輸出端連接，所述上偏開關(guān)和下偏開關(guān)的控制端與央控制電路(3)連接，所述上偏開關(guān)和下偏開關(guān)的電流輸出端與儲(chǔ)能電感(L)連接，所述上偏開關(guān)和下偏開關(guān)交替導(dǎo)通與儲(chǔ)能電感(L)配合對(duì)電芯保護(hù)電路(5 )進(jìn)行充電或放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)電源，其特征在于:所述中央控制電路(3)包括中央控制器(U2)、電量指示燈、待機(jī)電流檢測(cè)電路、輸出控制開關(guān)(Q9)和按鍵(SI)，所述電量指示燈的正極與充電輸入電路(I)連接，所述電量指示燈的負(fù)極與中央控制器(U2)連接，所述待機(jī)電流檢測(cè)電路一端與USB輸出電路(4)的輸入端連接，另一端與中央控制器(U2)連接流，所述輸出控制開關(guān)(Q9)的控制端與中央控制器(U2)連接，所述輸出控制開關(guān)(Q9)的電流輸入端與USB輸出電路(4)的電流輸出端連接，所述按鍵(SI)與中央控制器(U2)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的移動(dòng)電源，其特征在于:所述中央控制電路(3)還包括LED照明燈電路，所述LED照明燈電路的輸入端與充電輸入電路(I)的輸出端連接，所述LED照明燈電路的控制端與中央控制器(U2)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)電源，其特征在于:所述USB輸出電路(4)包括大電流輸出電路和小電流輸出電路，所述大電流輸出電路的輸入端與DC-DC升壓開關(guān)電路(2)的輸出端連接，所述大電流輸出電路的輸出端與中央控制電路(3 )連接，所述小電流輸出電路的輸入端與DC-DC升壓開關(guān)電路(2)的輸出端連接，所述小電流輸出電路的輸出端與所述中央控制電路(3)連接。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203456902SQ201320542387
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】徐建華 申請(qǐng)人:深圳市龍威盛電子科技有限公司