專利名稱:升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及移動(dòng)電源的充放電電路,具體涉及升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路。
背景技術(shù):
隨著科技的不斷發(fā)展,筆記本、MP3、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電話等移動(dòng)電子設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)成為目前人們生活、工作中的重要環(huán)節(jié),然而,現(xiàn)有的移動(dòng)設(shè)備均為內(nèi)置電池,其電池容量有限,尤其是對(duì)于移動(dòng)電話而言,出差或旅行中在無法充電的情況下,會(huì)對(duì)人們的工作和生活帶來諸多不便。移動(dòng)電源作為ー種集供電和充電功能于一體的便攜式充電器,可解決上述問題?,F(xiàn)有的移動(dòng)電源包括有充電電路和放電電路,一般地,在充電電路中會(huì)獨(dú)立設(shè)置一些保護(hù)電路,例如過流保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路和過溫保護(hù)電路等,這些保護(hù)電路可防止移動(dòng)電源內(nèi)的可充電電池在充電過程中的損壞,但是由于這些保護(hù)電路為獨(dú)立設(shè)置,線路復(fù)雜,集成度高、成本高;放電電路一般是針對(duì)某一種移動(dòng)電子設(shè)備或者具有相同輸入電壓的移動(dòng)電子設(shè)備提供,因此,對(duì)移動(dòng)電子設(shè)備的供電都是需要專門配套使用的移動(dòng)電源才可使用,這樣浪費(fèi)資源,并且當(dāng)攜帯多種移動(dòng)電子設(shè)備時(shí),需要配合攜帯多種移動(dòng)電源,攜帶也不方便;現(xiàn)有的移動(dòng)電源同時(shí)并不具備有負(fù)載(是指采用移動(dòng)電源供電的移動(dòng)電子設(shè)備)自動(dòng)偵測(cè)功能,即有無負(fù)載接入,移動(dòng)電源都會(huì)有損耗,浪費(fèi)能源。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的g在于提供ー種充電電路帶有過流、過壓、過溫保護(hù)功能,且可充電電池升降壓一體化寬范圍輸出并帶有欠壓保護(hù)功能,以及可自動(dòng)偵測(cè)是否有負(fù)載接入的升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其包括一可充電電池;一用于為所述充電電池充電的充電及保護(hù)電路,所述充電及保護(hù)電路包括充電電路和第三電子開關(guān),充電電路通過第三電子開關(guān)連接至可充電電池的正極;—用于可充電電池寬范圍輸出的升降壓一體化電路,所述升降壓一體化電路包括第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、ニ極管Dl、ニ極管D2、電感LI,所述第一電子開關(guān)與可充電電池的正極相連,電感LI的一端與第一電子開關(guān)相連,另一端連接至ニ極管D2的陽極,ニ極管Dl的陰極接于第一電子開關(guān)和電感LI之間,其陽極接地,第二電子開關(guān)的一端接于電感LI和ニ極管D2之間,另一端接地,ニ極管D2的陰極可與負(fù)載相連;ー自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載電路,所述自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載電路包括放大電路和電阻R1,所述電阻Rl的一端接至ニ極管D2的陰極,另一端接地,放大電路的輸入端接于電阻Rl和ニ極管D2之間,其輸出端接至控制器;、
ー控制器;所述控制器與第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)分別相連,用于控制第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)的工作與否,可充電電池的正極并與該控制器電性連接;一基準(zhǔn)電壓電路;以及一用于調(diào)制第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)的脈沖寬度的脈沖調(diào)制電路,所述脈沖調(diào)制電路和基準(zhǔn)電壓電路均與控制器電性連接。作為ー種實(shí)施方式,所述基準(zhǔn)電壓電路包括并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片U1、電阻R2,所述芯片Ul的陽極接地,其陰極通過電阻R2接至控制器,其參考極與其陰極連接,參考極并連接至控制器。優(yōu)選地,所述并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片Ul為TL431。作為另ー種實(shí)施方式,所述基準(zhǔn)電壓電路包括穩(wěn)壓管U2、電容C2、電容C3,穩(wěn)壓管U2的輸入端接至ー電源VCC,其輸出端接至控制器,穩(wěn)壓管U2的輸入端并通過電容C2接至穩(wěn)壓管U2的接地端,穩(wěn)壓管U2的輸出端并通過電容C3接至穩(wěn)壓管U2的接地端。優(yōu)選地,所述穩(wěn)壓管U2為HT7533。優(yōu)選地,所述第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān)均為三極管、MOS管、繼電器或可控硅中的ー種。優(yōu)選地,所述控制器為HT46R065。優(yōu)選地,所述升降壓一體化電路還包括ー電容Cl,所述電容Cl的正極接至ニ極管D2的陰極,其負(fù)極接地。本發(fā)明所闡述的升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,與現(xiàn)有技術(shù)相比,其有益效果在干I、在充電電路中增設(shè)電子開關(guān),當(dāng)可充電電池充電時(shí)出現(xiàn)過壓、過流、過溫等問題時(shí),可及時(shí)切斷充電電路,無需另外設(shè)置保護(hù)電路,節(jié)約成本、線路簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn);2、在移動(dòng)電源的放電電路中設(shè)置升降壓一體化電路,可使移動(dòng)電源實(shí)現(xiàn)寬電壓的輸出,節(jié)約成本并且攜帯方便;3、自動(dòng)偵測(cè)有無負(fù)載接入功能,可使移動(dòng)電源在未使用時(shí)零功耗,節(jié)約能源;
4、電路簡(jiǎn)單,成本低,方便生產(chǎn),功能強(qiáng)大。
附圖I為本發(fā)明升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路的電路原理圖;附圖2為基準(zhǔn)電壓電路的ー種實(shí)施方式的電路原理圖;附圖3為基準(zhǔn)電壓電路的另一種實(shí)施方式的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面,結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式
,對(duì)本發(fā)明的升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路做進(jìn)ー步描述,以便于更清楚的理解本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)思想。如圖I所示,升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其包括可充電電池BATl,用于為充電電池BATl充電的充電及保護(hù)電路1,充電及保護(hù)電路I包括充電電路11和第三電子開關(guān)K3,充電電路11通過第三電子開關(guān)K3連接至可充電電池BATl的正極,用于可充電電池寬范圍輸出的升降壓一體化電路2,升降壓一體化電路2包括第一電子開關(guān)K1、第二電子開關(guān)K2、ニ極管Dl、ニ極管D2、電感LI,第一電子開關(guān)Kl與可充電電池BATl的正極相連,電感LI的一端與第一電子開關(guān)Kl相連,另一端連接至ニ極管D2的陽極,ニ極管Dl的陰極接于第一電子開關(guān)和電感LI之間,其陽極接地,第二電子開關(guān)K2的一端接于電感LI和ニ極管D2之間,另一端接地,ニ極管D2的陰極可與負(fù)載3相連;自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載電路,自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載電路包括放大電路5和電阻Rl,電阻Rl的一端接至ニ極管D2的陰極,另一端接地,放大電路的輸入端接于電阻Rl和ニ極管D2之間,其輸出端接至控制器4,控制器4與第一電子開關(guān)K1、第二電子開關(guān)K2、第三電子開關(guān)K3分別相連,用于控制第一電子開關(guān)K1、第二電子開關(guān)K2、第三電子開關(guān)K3的工作與否,可充電電池BATl的正極并與該控制器4電性連接;基準(zhǔn)電壓電路6,以及用于調(diào)制第一電子開關(guān)K1、第二電子開關(guān)K2的脈沖寬度的脈沖調(diào)制電路7,脈沖調(diào)制電路7和基準(zhǔn)電壓電路6均與控制器電性連接。
工作原理I、充電保護(hù)功能,包括過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)和過溫保護(hù)等。其中,過充保護(hù)當(dāng)充電電路11對(duì)可充電電池BATl進(jìn)行充電時(shí),控制器4 一直監(jiān)管可充電電池BATl的電壓,當(dāng)電壓值大于可充電電池BATl的保護(hù)電壓時(shí)(一般移動(dòng)電源中可充電電池BATl的設(shè)定電壓為4. 2V),控制器4關(guān)閉第三電子開關(guān)K3,充電電路11停止充電,保護(hù)可充電電池BATl免于過壓而損壞。欠壓保護(hù)一般地,可充電電池BATl的電壓在3. OV以下,基本的能量非常小了,同時(shí)一般可充電電池BATl放電后電壓不能低于2. 2V,如果低于這個(gè)值,會(huì)造成可充電電池BATl的永久性損壞。一般欠壓保護(hù)值為2. 8V,同過壓保護(hù)原理相同,當(dāng)控制器4監(jiān)控可充電電池BATl低于2. 8V時(shí),關(guān)閉第一電子開關(guān)Kl和第二電子開關(guān)K3,停止可充電電池BATl的放電工作。此時(shí),控制器4進(jìn)入低功耗狀態(tài),不工作,耗電很少,近似于零功耗。過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)的基準(zhǔn)電壓是通過基準(zhǔn)電壓電路實(shí)現(xiàn)的,實(shí)現(xiàn)過程如下首先通過控制器4進(jìn)行AD采樣和運(yùn)算,得出電池電壓值,計(jì)算如下
—基準(zhǔn)電壓—__電池電壓_
基準(zhǔn)電壓采樣值控制器的AD采樣精度采樣基準(zhǔn)電壓的AD值。通過上式公式的計(jì)算,當(dāng)采樣出基準(zhǔn)電壓的AD值,就可以知道電池電壓。以下為計(jì)算可充電電池BATl電壓的方法和舉例說明,如圖I和2所示,基準(zhǔn)電壓電路包括并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片U1、電阻R2,所述芯片Ul的陽極接地,其陰極通過電阻R2接至控制器4,其參考極與其陰極連接,參考極并連接至控制器4,并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片Ul采用TL431??刂破?的工作電壓采用可充電電池BATl電壓,所以可以知道,采樣電源電壓的AD值就是CPU的精度的最高值,例如采用在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中,控制器4采用HT46R064,它的AD精度為12位AD,控制器4的電源電壓所相對(duì)應(yīng)的AD值是4096。例如當(dāng)基準(zhǔn)電壓采用芯片TL431穩(wěn)壓輸出2. 5V的基準(zhǔn)給CPU采用,電池電壓是4. OV的情況下,并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片Ul的IOl端輸入一高電平(由CPU輸出),在并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片Ul的102端便產(chǎn)生ー個(gè)2. 5V的基準(zhǔn)電壓。那么對(duì)應(yīng)的采樣值為2560的AD值。把采樣到的2560的AD值代入上述公式可得可充電電池BATl 的電壓=(2. 5V*4096) /2560=4. OV。得出來的4. OV就是電池電壓值了。當(dāng)然,上述是采用并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片Ul實(shí)現(xiàn)的基準(zhǔn)電壓采樣電路,也可以采用如圖3所示穩(wěn)壓管實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)電壓的采樣電路,穩(wěn)壓管U2的輸入端接至ー電源VCC,其輸出端接至控制器,穩(wěn)壓管U2的輸入端并通過電容C2接至穩(wěn)壓管U2的接地端,穩(wěn)壓管U2的輸出端并通過電容C3接至穩(wěn)壓管U2的接地端,其與上述的原理相同,穩(wěn)壓管U2可采用HT7533
型穩(wěn)壓管。
過流保護(hù)過流保護(hù)與過壓保護(hù)的原理相同,當(dāng)充電電路11對(duì)可充電電池BATl進(jìn)行充電時(shí),控制器4 一直監(jiān)管流經(jīng)可充電電池BATl的電流,當(dāng)電流值大于可充電電池BATl的保護(hù)電流時(shí),控制器4關(guān)閉第三電子開關(guān)K3,充電電路11停止工作,保護(hù)可充電電池BATl免于過流而損壞。溫度保護(hù)控制器4自帶的采樣傳感器的AD值,監(jiān)控可充電電池BATl溫度的變化,當(dāng)溫度過高時(shí),立即采取處理,避免由過溫度過高而產(chǎn)生爆炸等損壞。例如為可充電電池BATl充電時(shí),電池電壓出現(xiàn)過高,立刻停止充電。當(dāng)可充電電池BATl放電時(shí),電池溫度出現(xiàn)過高,停止輸出。2、升降壓一體化寬范圍輸出電路的原理降壓工作原理當(dāng)?shù)谝浑娮娱_關(guān)Kl導(dǎo)通時(shí),ニ極管Dl截止,輸入的電壓通過第一電子開關(guān)K1、電感LI、ニ極管D2為負(fù)載3充電(此時(shí)第二電子開關(guān)K2關(guān)閉),另外在升降壓一體化電路中,還包括一電容Cl,所述電容Cl的正極接至ニ極管D2的陰極,其負(fù)極接地,該電容Cl對(duì)可充電電池BATl的放電電壓進(jìn)行濾波。在負(fù)載3的充電過程中,由于電感LI為儲(chǔ)能元件,其儲(chǔ)能能量不斷増加。當(dāng)?shù)谝浑娮娱_關(guān)Kl關(guān)閉時(shí),電感LI感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓,經(jīng)ニ極管Dl釋放電感LI中的能量,該電壓方向與可充電池BATl的放電電壓方向相反,二者疊加后使到達(dá)負(fù)載的電壓小于可充電電池BATl的放電電壓,實(shí)現(xiàn)了降壓功能,升壓工作原理第一電子開關(guān)Kl和第二電子開關(guān)K2同時(shí)導(dǎo)通時(shí),可充電電池的輸出電壓經(jīng)第二電子開關(guān)K2放電,電感LI進(jìn)行儲(chǔ)能,當(dāng)?shù)谝浑娮娱_關(guān)Kl導(dǎo)通而關(guān)閉第二電子開關(guān)K2吋,由于電感具有電流不能突變的特性,電感LI通過ニ極管D2釋放能量,可充電電池BATl的輸出電壓與電感LI產(chǎn)生的電壓相互疊加,這個(gè)電壓高于可充電電池BATl的輸出電壓,從而實(shí)現(xiàn)升壓輸出。通過控制第一電子開關(guān)Kl和第二電子開關(guān)K2的工作與否,可實(shí)現(xiàn)可充電電池BATl的寬電壓輸出,具體的升壓電壓范圍和降壓電壓范圍的聞低由第一電子開關(guān)Kl和第ニ電子開關(guān)K2的脈沖寬度決定,而二者的脈沖寬度則由脈沖調(diào)制電路控制。在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中,第一電子開關(guān)Kl和第二電子開關(guān)K2以及第三電子開關(guān)K3均可采用三極管、MOS管、可控硅、繼電器等電子開關(guān)中的任ー種。3、自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載功能當(dāng)有負(fù)載接入移動(dòng)電源時(shí),可充電電池將有電流輸出給該負(fù)載,該電流通過電阻Rl采用后產(chǎn)生ー個(gè)小電壓,這個(gè)小電壓通過放大電路5送入控制器4進(jìn)行采樣。如果沒有負(fù)載接入?yún)迹娮鑂l上沒有壓降,那么控制器4便采樣不到電壓值??刂破骺梢愿鶕?jù)設(shè)定的電流大小與采樣電流進(jìn)行比較,從而做出下一歩的操作,例如,設(shè)定負(fù)載電流的大小,如果設(shè)定IA的電流輸出,超過IA就關(guān)閉輸出。例如開機(jī)后,撥掉了負(fù)載,偵測(cè)到?jīng)]有負(fù)載時(shí),自動(dòng)關(guān)機(jī)輸出。對(duì)于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思,做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形,而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其特征在于,其包括 一可充電電池; 一用于為所述充電電池充電的充電及保護(hù)電路,所述充電及保護(hù)電路包括充電電路和第三電子開關(guān),充電電路通過第三電子開關(guān)連接至可充電電池的正極; 一用于可充電電池寬范圍輸出的升降壓一體化電路,所述升降壓一體化電路包括第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、ニ極管Dl、ニ極管D2、電感LI,所述第一電子開關(guān)與可充電電池的正極相連,電感LI的一端與第一電子開關(guān)相連,另一端連接至ニ極管D2的陽極,ニ極管Dl的陰極接于第一電子開關(guān)和電感LI之間,其陽極接地,第二電子開關(guān)的一端接于電感LI和ニ極管D2之間,另一端接地,ニ極管D2的陰極可與負(fù)載相連; 一自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載電路,所述自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載電路包括放大電路和電阻Rl,所述電阻Rl的一端接至ニ極管D2的陰極,另一端接地,放大電路的輸入端接于電阻Rl和ニ極管D2之間,其輸出端接至控制器; ー控制器;所述控制器與第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)分別相連,用于控制第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)的工作與否,可充電電池的正極并與該控制器電性連接; 一基準(zhǔn)電壓電路;以及 一用于調(diào)制第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)的脈沖寬度的脈沖調(diào)制電路,所述脈沖調(diào)制電路和基準(zhǔn)電壓電路均與控制器電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其特征在于,所述基準(zhǔn)電壓電路包括并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片U1、電阻R2,所述芯片Ul的陽極接地,其陰極通過電阻R2接至控制器,其參考極與其陰極連接,參考極并連接至控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其特征在于,所述并聯(lián)穩(wěn)壓集成芯片為TL431。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其特征在干,所述基準(zhǔn)電壓電路包括穩(wěn)壓管U2、電容C2、電容C3,穩(wěn)壓管U2的輸入端接至一電源VCC,其輸出端接至控制器,穩(wěn)壓管U2的輸入端并通過電容C2接至穩(wěn)壓管U2的接地端,穩(wěn)壓管U2的輸出端并通過電容C3接至穩(wěn)壓管U2的接地端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其特征在于,所述穩(wěn)壓管U2為HT2533。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其特征在于,所述第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān)均為三極管、MOS管、繼電器或可控娃中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其特征在于,所述控制器為HT46R065。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其特征在于,所述升降壓一體化電路還包括ー電容Cl,所述電容Cl的正極接至ニ極管D2的陰極,其負(fù)極接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及升降壓一體化寬范圍輸出自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載的移動(dòng)電源電路,其包括可充電電池;用于為所述充電電池充電的充電及保護(hù)電路;用于可充電電池寬范圍輸出的升降壓一體化電路,自動(dòng)偵測(cè)負(fù)載電路;控制器;基準(zhǔn)電壓電路;用于調(diào)制第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)的脈沖寬度的脈沖調(diào)制電路。本發(fā)明可同時(shí)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電源充電電路的過壓、過流、過溫保護(hù),以及移動(dòng)電源放電電路的升降壓一體化寬范圍的電壓輸出,并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)偵測(cè)是否有負(fù)載接入的功能,功能強(qiáng)大,電路簡(jiǎn)單、成本低、便于生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102647011SQ20121014759
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者王建鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:廣州市微爾數(shù)碼科技有限公司