CN103280864A - 自动转换输出电流的便携式移动电源及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动电源技术领域，本发明公开了一种自动转换输出电流的便携式移动电源，其具体包括单片机、DC-DC转换器、USB输出接口、电流检测电路、增益变换电路，所述单片机分别连接DC-DC转换器、电流检测电路和增益变换电路，所述DC-DC转换器连接USB输出接口，所述电流检测电路连接USB接口的接地端，所述电流检测电路连接增益变换电路，所述单片机的输出端口连接增益变换电路，所述增益变换电路连接DC-DC转换器，增益变换电路的输出端连接DC-DC转换器的反馈输入端。单片机根据判断结果输出控制信号给增益变换电路，改变增益变换电路的放大倍数，从而改变DC-DC转换器的反馈输入量，达到改变DC-DC转换器输出电流的目的。

Description

自动转换输出电流的便携式移动电源及其实现方法

技术领域

本发明涉及移动电源领域，尤其是涉及一种自动转换输出电流的便携式移动电源及其实现方法。

背景技术

现有技术中，随着智能手机以及iPAD等便携式电子产品的广泛应用，用户很多时候需要及时给电子产品的电池进行充电，这也就相应催生了便携式移动电源的广泛应用。移动电源是集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以给手机等各种电子产品随时随地充电或者供电。

现有技术中便携式移动电源的输出接口一般都只能输出固定的电流，比如只能单一实现1A或者2A的输出，而目前1A主要用于手机充电， 2A主要用于平板电脑充电。如果要实现这两个电流的输出，现有技术中要么直接选用两个不同的便携式移动电源，要么在同一个便携式移动电源上设置两个不同输出电流的USB接口。这样无疑会增加移动电源的生产以及购置成本，同时也使得产品的体积增加，携带不便。

发明内容

针对现有技术中的便携式移动电源输出接口的电流不能改变的技术问题，本发明公开了一种自动转换输出电流的便携式移动电源以及其实现方法。

本发明公开了一种自动转换输出电流的便携式移动电源，其具体包括单片机、DC-DC转换器、USB输出接口、电流检测电路、增益变换电路，所述单片机分别连接DC-DC转换器、电流检测电路和增益变换电路，所述DC-DC转换器连接USB输出接口，所述电流检测电路连接USB接口的接地端，所述电流检测电路连接增益变换电路，所述单片机的输出端口连接增益变换电路，所述增益变换电路连接DC-DC转换器，增益变换电路的输出端连接DC-DC转换器的反馈输入端。

更进一步地，上述增益变换电路包括运算放大器和放大倍数调整器，所述放大倍数调整器连接运算放大器的反相输入端，所述电流检测电路连接运算放大器的同相输入端，所述放大倍数调整器包括开关管，单片机控制开关管的导通和截止从而控制运算放大器的放大倍数。

更进一步地，上述开关管为2N7002 MOS管。

更进一步地，上述电流检测电路为两个电阻并联接于USB输出端口的接地端，其电流流过电阻产生压降从而将电流信号转换为电压信号。

更进一步地，上述便携式移动电源还包括工作状态指示灯，所述工作状态指示灯根据不同的输出电流显示不同的颜色。

本发明还公开了一种自动转换输出电流的便携式移动电源的实现方法，其具体包括以下步骤：电流检测电路检测USB接口的实际输出电流，并将实际输出电流转化为电压信号，转化后的电压信号输入给单片机，单片机根据输入的电压信号判断是否改变增益变换电路的增益，是，则发出控制信号给增益变换电路，导通开关管，提高增益变换电路的增益，从而降低DC-DC转换器的输出电流，否，则单片机不发出控制信号。

更进一步地，开机时移动电源默认的输出电流为2A。

更进一步地，开机时单片机检测到输出电流小于设定的阈值并持续20秒后，单片机输出一个高电平给开关管，导通开关管，提高增益变换电路的增益，从而降低DC-DC转换器的输出电流。

通过采用以上的技术方案，本发明的有益效果为：通过在便携式移动电源中设置单片机、电流检测电路、增益变换电路，使用电流检测电路检测USB输出接口的实际输出电流，并将实际输出电流输入给单片机进行判断是否需要改变增益变换电路的增益，单片机根据判断结果输出控制信号给增益变换电路，改变增益变换电路的放大倍数，从而改变DC-DC转换器的反馈输入，达到改变DC-DC转换器输出电流的目的。使得通过电流检测电路的检测，进行自动转换输出电流。

附图说明

图1为自动转换输出电流的便携式移动电源的内部结构示意图。

图2为自动转换输出电流的便携式移动电源的具体实现电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的自动转换输出电流的便携式移动电源的内部结构示意图。本发明公开了一种自动转换输出电流的便携式移动电源，其具体包括单片机、DC-DC转换器、USB输出接口、电流检测电路、增益变换电路，所述单片机分别连接DC-DC转换器、电流检测电路和增益变换电路，DC-DC转换器连接USB输出接口，将DC-DC转换器的输出电流提供给USB接口，所述电流检测电路连接USB接口的接地端，检测USB接口的实际输出电流，所述电流检测电路连接增益变换电路，所述单片机的输出端口连接增益变换电路，所述增益变换电路连接DC-DC转换器，增益变换电路的输出端连接DC-DC转换器的反馈输入端。通过在便携式移动电源中设置单片机、电流检测电路、增益变换电路，使用电流检测电路检测USB输出接口的实际输出电流，并将实际输出电流输入给单片机进行判断是否需要改变增益变换电路的增益，单片机根据判断结果输出控制信号给增益变换电路，改变增益变换电路的放大倍数，从而改变DC-DC转换器的反馈输入，达到改变DC-DC转换器输出电流的目的。使得通过电流检测电路的检测，进行自动转换输出电流。

更进一步地，上述增益变换电路包括运算放大器和放大倍数调整器，所述放大倍数调整器连接运算放大器的反相输入端，所述电流检测电路连接运算放大器的同相输入端，所述放大倍数调整器包括开关管，单片机控制开关管的导通和截止从而控制运算放大器的放大倍数。

如图2所示的自动转换输出电流的便携式移动电源的实现电路图。其中IC1是本发明的DC-DC转换器，其主要完成升/降压过程，实现稳定的直流电压输出。开关管M3为2N7002 MOS管，采用2N7002 MOS作为小信号逻辑开关电路，使得开关速度快，漏电流小。R23和R24两个电阻并联接于USB输出端口的接地端，其电流流过电阻产生压降从而完成电流信号到电压信号的转换。M3和R39构成放大倍数调整器，M3根据单片机的控制信号进行截止或者导通，截止时，使得R39完全断开，导通时，R39接入放大倍数调整器电路。通过单片机控制M3的导通或者截止，使得R39接入或者不接入放大倍数调整器电路，从而改变增益变换电路的放大倍数。

其中LM358与外围的R37、C14、R38、R40、R41、C15组成同相放大器， R39、M3、R42、R43构成放大倍数调整器，同相放大器和放大倍数调整器一起构成了增益变换电路，其具体的电路连接关系如图2所示。

上述便携式移动电源还包括隔离电路，所述增益变换电路与DC-DC转转器之间设置隔离电路。如图2所示采用D5和R44组成信号隔离电路，将运算放大器的信号与DC-DC转换器的反馈环路信号（R13、R14、R15、R16、C11）进行隔离，防止互相串扰导致电路工作不稳定。

本发明中如果开机时单片机检测到输出电流小于1.1A并持续20秒后，单片机输出一个高电平打开运算放大器外接MOSFET M3将运算放大器的放大倍数提高，运算放大器放大倍数提高后其输出电压也提高，此电压加到DC-DC转换器IC反馈引脚，使DC-DC转换器降低输出功率，切换成1A输出。从而实现从2A到1A的自动切换。

延迟20秒切换的功能主要是兼顾现在一些智能平板电脑在充电前10-15秒钟为小电流1A充电，然后转为正常2A大电流充电，20秒延迟智能切换能有效确保移动电源对输出负载判断的准确性和合理性。

本发明的便携式移动电源还包括工作状态LED指示灯，所述工作状态LED指示灯显示输出电流的大小，根据不同的输出电流显示不同的颜色。比如输出电流为2A时，移动电源输出USB座下方蓝色LED持续点亮，输出电流转换成5V/1A输出后移动电源输出USB座下方绿色LED点亮。采用LED灯显示输出电流的大小，更加方便了用户的使用。

移动电源开机时默认的输出电流为2A，此时单片机的输出端口(图2中所示的1/2A)输出低电平，开关管M3截止，运算放大器LM358的放大倍数A_2A为：

。

而实际负载电流需求是不确定的，通过两个并联电阻R23和R24两端的电压来确定USB接口的实际输出电流。如果实际输出电流大于1.1A，即在两个并联电阻R23和R24的两端电压大于55mV。（本实施例中R23和R24的电阻分别为0.1欧姆，但不限于这个阻值，可以任意地设定，只要同时改变单片机中电压的阈值即可，R23和R24并联）。此电流检测信号电压经R37、C14加到运算放大器的同相输入端，经过同相放大器放大8.8倍后输出电压为0.484V，再经D5、R44加到IC1的反馈脚来控制输出电流的大小。因为移动电源开机时默认的输出电流为2A，所以如果在R23和R24两端检测到电压＞55mV并持续20秒，则单片机将负载判断为2A并维持当前工作状态不变，此时移动电源将为负载提供最大2A输出规格。

如果移动电源实际向负载输出电流＜1.1A，即在R23和R24两端的电压＜55mV（为了便于计算，也可以按1A电流为阈值进行计算，则电压50mV进行计算），持续20秒后，单片机(1/2A)端口输出高电平，开关管M3导通，M3导通后电阻R38与R39呈并联状态，由于M3导通压降非常小故在计算运算放大倍数时可忽略，此时运算放大器放大倍数A_1A为：

此时电流检测信号电压经R37、C14加到运算放大器的同相输入端，经过同相放大器放大16.6倍后输出电压为0.83V，再经D5、R44加到DC-DC转换器IC1的反馈脚来控制移动电源输出电流为1A。

   本发明还公开了一种自动转换输出电流的便携式移动电源的实现方法，其具体包括以下步骤：电流检测电路检测USB接口的实际输出电流，并将实际输出电流转化为电压信号，转化后的电压信号输入给单片机；单片机根据输入的电压信号判断是否改变增益变换电路的增益，是，则发出控制信号给增益变换电路，导通开关管，提高增益变换电路的增益，从而降低DC-DC转换器的输出电流，否，则单片机不发出控制信号。通过在便携式移动电源中设置单片机、电流检测电路、增益变换电路，使用电流检测电路检测USB输出接口的实际输出电流，并将实际输出电流输入给单片机进行判断是否需要改变增益变换电路的增益，单片机根据判断结果输出控制信号给增益变换电路，改变增益变换电路的放大倍数，从而改变DC-DC转换器的反馈输入，达到改变DC-DC转换器输出电流的目的。使得通过电流检测电路的检测，进行自动转换输出电流。    

上述的实施例中所给出的系数和参数，是提供给本领域的技术人员来实现或使用本发明的，本发明并不限定仅取前述公开的数值，在不脱离本发明思想的情况下，本领域的技术人员可以对上述实施例作出种种修改或调整，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (8)

1.一种自动转换输出电流的便携式移动电源，其特征在于具体包括单片机、DC-DC转换器、USB输出接口、电流检测电路、增益变换电路，所述单片机分别连接DC-DC转换器、电流检测电路和增益变换电路，所述DC-DC转换器连接USB输出接口，所述电流检测电路连接USB接口的接地端，所述电流检测电路连接增益变换电路，所述单片机的输出端口连接增益变换电路，所述增益变换电路连接DC-DC转换器，增益变换电路的输出端连接DC-DC转换器的反馈输入端。

2.如权利要求1所述的自动转换输出电流的便携式移动电源，其特征在于所述增益变换电路包括运算放大器和放大倍数调整器，所述放大倍数调整器连接运算放大器的反相输入端，所述电流检测电路连接运算放大器的同相输入端，所述放大倍数调整器包括开关管，单片机控制开关管的导通和截止从而控制运算放大器的放大倍数。

3.如权利要求2所述的自动转换输出电流的便携式移动电源，其特征在于所述开关管为2N7002 MOS管。

4.如权利要求3所述的自动转换输出电流的便携式移动电源，其特征在于所述电流检测电路为两个电阻并联接于USB输出端口的接地端，其电流流过电阻产生压降从而将电流信号转换为电压信号。

5.如权利要求4所述的自动转换输出电流的便携式移动电源，其特征在于所述便携式移动电源还包括工作状态指示灯，所述工作状态指示灯根据不同的输出电流显示不同的颜色。

6.如权利要求1所述的自动转换输出电流的便携式移动电源的实现方法，其具体包括以下步骤：电流检测电路检测USB接口的实际输出电流，并将实际输出电流转化为电压信号，转化后的电压信号输入给运算放大器放大，单片机根据输入的电压信号判断是否改变增益变换电路的增益，是，则发出控制信号给增益变换电路，导通开关管，提高增益变换电路的增益，从而降低DC-DC转换器的输出电流，否，则单片机不发出控制信号。

7.如权利要求6所述的自动转换输出电流的便携式移动电源的实现方法，其特征在于开机时移动电源默认的输出电流为2A。

8.如权利要求7所述的自动转换输出电流的便携式移动电源的实现方法，其特征在于开机时单片机检测到输出电流小于设定的阈值并持续20秒后，单片机输出一个高电平给开关管，导通开关管，提高增益变换电路的增益，从而降低DC-DC转换器的输出电流。

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