CN204012830U - 移动电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种移动电源，其包括MCU微控器、电池、充电电路、保护电路、升压电路、输出控制电路、稳压电路、输出接口和输入接口。外接待充电设备接入输出接口时，MCU微控器控制电池通过充电电路、保护电路、升压电路以及输出控制电路为该外接待充电设备充电；外接电源接于输入接口时，微控制器控制充电电路为电池充电。本实用新型通过对移动电源的电路结构进行改进，对其电路元器件的使用进行优化，减少了冗余电路，简化了整个电路结构，从而降低转换电路的成本。另外，通过对充电电路的优化设计，使该移动电源对电池实现涓流、恒流、恒压的充电管理，具有很好的充电效果，提高充电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及移动电源的电路构造，具体涉及一种高效的移动电源的电路结构。
背景技术
移动电源一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以给手机等数码设备随时随地充电或待机供电。一般由锂电池或者干电池作为储电单元。区别于产品内部配置的电池，也叫外挂电池。一般配备多种电源转接头， 通常具有大容量、多用途、体积小、寿命长和安全可靠等特点，是可随时随地为手机、MP3、MP4、手机、PDA、掌上电脑、掌上游戏机等多种数码产品供电或待机充电的功能产品。
现有的移动电源的电路模块中，其一般包括充电电路、升压电路、输出控制电路等，其中，充电电路、升压电路、输出控制电路一般为单独设置，也即充电单独一块电路，升压一块电路，电量管理一块电路，将充电控制电路以及放电控制电路分隔开来，其使用的电气元件多，电路结构复杂，因此转换电路成本高、输出电流小且转换效率低，使用一段时间后，移动电源的电芯的使用时间会大大变短。另外，现有的移动电源，容量一般为 2000mAh 左右，功能单一，待机功耗大。
实用新型内容
因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种移动电源，对其内部电路结构进行改进，减少冗余电路，简化电路结构，从而降低转换电路的成本；另外，对移动电源的微控制器增加电源开关，当待机时，关闭电源开关，从而降低待机功耗。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种移动电源，包括MCU微控器、电池、充电电路、保护电路、升压电路、输出控制电路、稳压电路、输出接口和输入接口，电池的输入输出端接于充电电路的输入输出端，电池的输出端接于MCU微控器的输入端，充电电路的输入端接于MCU微控器的输出端和输入接口的输出端，输入接口的输出端接于MCU微控器的输入端，充电电路的输出端接于保护电路的输入端，保护电路的输出端接于升压电路的输入端，升压电路的输出端接于稳压电路的输入端和输出控制电路的输入端，稳压电路的输出端接于MCU微控器的输入端，输出控制电路的输出端接于输出接口的输入端和MCU微控器的输入端；外接待充电设备接入输出接口时，微控制器控制电池通过充电电路、保护电路、升压电路以及输出控制电路为该外接待充电设备充电；外接电源接于输入接口时，微控制器控制充电电路为电池充电。
进一步的，该移动电源还包括LCD显示接口，该LCD显示接口的输入端接于MCU微控器的输出端，用于连接LCD显示屏。
进一步的，该移动电源还包括背光灯控制电路，该背光灯控制电路的输入端接于MCU微控器的输出端，用于对背光灯的控制。具体的，该背光灯控制电路包括电阻R2、电阻R9、三极管Q9和发光二极管D2，三极管Q9的集电极依次串联电阻R2和发光二极管D2后连接至稳压电路，三极管Q9的基极串联电阻R9后连接至MCU微控器，三极管Q9的发射极接地。发光二极管D2作为背光灯，MCU微控器通过控制三极管Q9的导通与否来控制背光灯发光二极管D2的亮灭。
进一步的，所述MCU微控器设有开关，通过该开关的打开/关闭，实现对MCU微控器的打开或关闭。这样，在待机或者不需要使用的时候，可以通过关闭该开关来关闭MCU微控器，从而节约能耗。
本实用新型的移动电源可以通过外部电源连接输入接口对自身的电池进行充电，并为连接输出接口的外接待充电设备（与之连接的待充电的电子设备）供电。
其中，MCU微控器主要控制和管理整个电路的工作，包括充电控制、放电控制、边充边放控制、输出显示内容控制。本实用新型中，MCU微控制器是由型号为HT46R066B_28的单片机及其外围电路实现。对自身的电池进行充电时，由MCU微控器智能检测输入接口的状态而检测到外部充电器的接入，并对电池的电量状态进行检测，根据当前电池的电量状态做出分析，并发出相应的指令通过充电电路对电池进行涓流、恒流、恒压的充电管理。其中，该充电电路包括MOS管Q1、三极管Q10、二级管D6、电容C4、电容C6、电容C16、电容C10、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R21、电阻R11、电阻R10和电阻R6，电阻R16与电容C4并联后的一端连接输入接口和二级管D6的A端（阳极），其并联后的另一端接地；二级管D6的K端（阴极）连接电阻R17的一端和MOS管Q1的S级（源级），电阻R17的另一端和MOS管Q1的G级（栅极）连接三极管Q10的C级（集电极），MOS管Q1的D级（漏极）连接由电阻R11、电阻R10和电阻R6并联组成的分压电路的一端，分压电路的另一端连接电池正极以及电容C16的一端和电容C10的一端（电容C16和电容C10并联连接），电容C16的另一端和电容C10的另一端连接电池的负极以及，电阻R21的一端和电阻R18的一端，电阻R18的另一端一路通过电容C6接地，另一路连接至MCU微控器；电阻R21的另一端以及三极管Q10的E级（发射极）接地，三极管Q10的B级（基极）串联电阻R15后连接MCU微控器。通过MCU微控器检测输入接口的状态和电池的电量状态，根据检测结果以及MCU微控器内置的阈值参数，从而发出相应的指令，对三极管Q10和MOS管Q1进行控制，并通过电阻R16和电容C4并联实现的滤波电路，电阻R11、电阻R10和电阻R6并联组成的分压电路，以及电容C16和电容C10并联实现的纹波滤除电路，从而实现控制充电电路对电池进行涓流、恒流、恒压的充电管理。
本实用新型通过对移动电源的电路结构进行改进，对其电路元器件的使用进行优化，减少了冗余电路，简化了整个电路结构，从而降低转换电路的成本；其中，特别的，对充电电路的优化设计，使该移动电源对电池实现涓流、恒流、恒压的充电管理，具有很好的充电效果，提高充电效率。另外，对微控制器增设开关，当待机时，关闭开关，从而降低待机功耗。
附图说明
图1为本实用新型的移动电源的实施例1的电路框图；
图2为本实用新型的移动电源的实施例2的电路框图；
图3为本实用新型的实施例2的充电电路的电路原理图；
图4为本实用新型的实施例2的整个移动电源的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
本实用新型的移动电源可以通过外部电源连接输入接口对自身的电池进行充电，并为连接输出接口的外接待充电设备（与之连接的待充电的电子设备）供电。
实施例1
本实施例中，参见图1，本实用新型的移动电源，包括MCU微控器、电池、充电电路、保护电路、升压电路、输出控制电路、稳压电路、输出接口和输入接口。
其连接关系描述如下：电池的输入输出端接于充电电路的输入输出端，电池的输出端接于MCU微控器的输入端，充电电路的输入端接于MCU微控器的输出端和输入接口的输出端，输入接口的输出端接于MCU微控器的输入端，充电电路的输出端接于保护电路的输入端，保护电路的输出端接于升压电路的输入端，升压电路的输出端接于稳压电路的输入端和输出控制电路的输入端，稳压电路的输出端接于MCU微控器的输入端，输出控制电路的输出端接于输出接口的输入端和MCU微控器的输入端；外接待充电设备接入输出接口时，微控制器控制电池通过充电电路、保护电路、升压电路以及输出控制电路为该外接待充电设备充电；外接电源接于输入接口时，微控制器控制充电电路为电池充电。
实施例2
除了实施例1的所有电路，本实施例中，参见图2，该移动电源还包括LCD显示接口和背光灯控制电路。其中，该LCD显示接口的输入端接于MCU微控器的输出端，用于连接LCD显示屏。该背光灯控制电路的输入端接于MCU微控器的输出端，用于对背光灯的控制。
本实用新型的移动电源，对自身的电池进行充电时，由MCU微控器智能检测输入接口的状态而检测到外部充电器的接入，并对电池的电量状态进行检测，根据当前电池的电量状态做出分析，并发出相应的指令通过充电电路对电池进行涓流、恒流、恒压的充电管理。
其中，参见图3，该充电电路包括MOS管Q1、三极管Q10、二级管D6、电容C4、电容C6、电容C16、电容C10、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R21、电阻R11、电阻R10和电阻R6，电阻R16与电容C4并联后的一端连接输入接口和二级管D6的A端（阳极），其并联后的另一端接地；二级管D6的K端（阴极）连接电阻R17的一端和MOS管Q1的S级（源级），电阻R17的另一端和MOS管Q1的G级（栅极）连接三极管Q10的C级（集电极），MOS管Q1的D级（漏极）连接由电阻R11、电阻R10和电阻R6并联组成的分压电路的一端，分压电路的另一端连接电池正极以及电容C16的一端和电容C10的一端（电容C16和电容C10并联连接），电容C16的另一端和电容C10的另一端连接电池的负极以及，电阻R21的一端和电阻R18的一端，电阻R18的另一端一路通过电容C6接地，另一路连接至MCU微控器；电阻R21的另一端以及三极管Q10的E级（发射极）接地，三极管Q10的B级（基极）串联电阻R15后连接MCU微控器。其中，MCU微控器通过控制三极管Q10和MOS管Q1的通断来控制该充电电路的工作状态。电容C16和电容C10并联连接，起到减少纹波且滤除高频的杂波的作用，这里不使用大容量的电解电容，是因为大的电解电容存在较大的感抗，对高频杂波的滤波效果不好，因此这里采用两个容量小的电容C16和C10并联组成一个容量较大的电容来实现更佳的滤波效果。二级管D6为续流二极管，对电路输出起续流作用，保持输出电流的连续性，同时，还起到反向隔离作用，防止输出端的高电压反向影响输入端。该电路与现有技术中的移动电源的充电电路相比，其综合了多种功能，通过MCU微控器检测输入接口的状态和电池的电量状态，根据检测结果以及MCU微控器内置的阈值参数，从而发出相应的指令，对三极管Q10和MOS管Q1进行控制，并通过电阻R16和电容C4并联实现的滤波电路，电阻R11、电阻R10和电阻R6并联组成的分压电路，以及电容C16和电容C10并联实现的纹波滤除电路，从而实现控制充电电路对电池进行涓流、恒流、恒压的充电管理。另外，本实施例中，该充电电路是通过脉冲宽度调制方式对电池的放电过程进行升压或者充电过程进行降压。采用脉冲宽度调制方式，充放电过程中的充放电电流较大，充放电的时间大大降低。同时，采用上述方式的转换效率更好，发热较低。
作为一个更详细的实现方案，参见图4，本实施例中，MCU微控制器是由型号为HT46R066B_28的单片机及其外围电路实现，MCU微控器主要控制和管理整个电路的工作，包括充电控制、放电控制、边充边放控制、输出显示内容控制。升压电路采用型号为S-8367A21I-M6T1U2的升压型DC/DC控制芯片及其外围电路实现，其将电池的电压范围3~4.2V升压到稳定电压5V。升压型DC/DC控制芯片是一种由基准电压源、振荡电路、误差放大电路、相位补偿电路、电流限制电路、短路保护电路、PWM控制电路等构成的CMOS升压型DC/DC控制器。输出控制电路由MCU微控器发出的指令开启或关闭相应的端口是输出还是关闭。稳压电路为MCU微控器提供3.0V的稳定工作电压。输入接口用于接收外部电源供电并传输到充电电路和MCU微控器，其中，外部电源可以是带有USB接口的电源设备或者电源适配器。本实施例中，参见图4，该输入接口为Micro_M_C的USB接口。当然，输入接口也可以设置为其他USB接口。输出接口用于将移动电源的电量输送至连接该输出接口的待充电的外接设备，其可以是带有USB接口的电子设备。保护电路对锂电池进行过充电、过放电以及过流保护。LCD显示接口用于连接LCD显示屏。背光灯控制电路用于对背光灯的控制。
其中，该背光灯控制电路包括电阻R2、电阻R9、三极管Q9和发光二极管D2，三极管Q9的集电极依次串联电阻R2和发光二极管D2后连接至稳压电路，三极管Q9的基极串联电阻R9后连接至MCU微控器，三极管Q9的发射极接地。发光二极管D2作为背光灯，MCU微控器通过控制三极管Q9的导通与否来控制背光灯发光二极管D2的亮灭。
另外，为了降低待机功耗，MCU微控器设有开关，通过该开关的打开/关闭，实现对MCU微控器的打开或关闭。这样，在待机或者不需要使用的时候，可以通过关闭该开关来关闭MCU微控器，从而节约能耗。
本实用新型中，MCU微控器通过对外接设备（接入输入接口或者输出接口的设备）的检测，从而发出充电控制信号或者放电控制信号，进而控制充电电路对电池进行相应的充电控制或者放电控制。因此，本实用新型的电路中无需分别设置充电控制电路以及放电控制电路，其电路结构较为简单，有利于实现移动电源的小型化发展。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种移动电源，其特征在于：包括MCU微控器、电池、充电电路、保护电路、升压电路、输出控制电路、稳压电路、输出接口和输入接口；
电池的输入输出端接于充电电路的输入输出端，电池的输出端接于MCU微控器的输入端，充电电路的输入端接于MCU微控器的输出端和输入接口的输出端，输入接口的输出端接于MCU微控器的输入端，充电电路的输出端接于保护电路的输入端，保护电路的输出端接于升压电路的输入端，升压电路的输出端接于稳压电路的输入端和输出控制电路的输入端，稳压电路的输出端接于MCU微控器的输入端，输出控制电路的输出端接于输出接口的输入端和MCU微控器的输入端；
外接待充电设备接入输出接口时，MCU微控制器控制电池通过充电电路、保护电路、升压电路以及输出控制电路为该外接待充电设备充电；外接电源接于输入接口时，微控制器控制充电电路为电池充电。
2.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于：该移动电源还包括LCD显示接口，该LCD显示接口的输入端接于MCU微控器的输出端，用于连接LCD显示屏。
3.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于：该移动电源还包括背光灯控制电路，该背光灯控制电路的输入端接于MCU微控器的输出端，用于对背光灯的控制。
4.根据权利要求3所述的移动电源，其特征在于：该背光灯控制电路包括电阻R2、电阻R9、三极管Q9和发光二极管D2，三极管Q9的集电极依次串联电阻R2和发光二极管D2后连接至稳压电路，三极管Q9的基极串联电阻R9后连接至MCU微控器，三极管Q9的发射极接地；MCU微控器通过控制三极管Q9的导通与否来控制发光二极管D2的亮灭。
5.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于：所述MCU微控器设有开关，通过该开关的打开/关闭，实现对MCU微控器的打开或关闭。
6.根据权利要求1所述的移动电源，其特征在于：所述充电电路包括MOS管Q1、三极管Q10、二级管D6、电容C4、电容C6、电容C16、电容C10、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R21、电阻R11、电阻R10和电阻R6，电阻R16与电容C4并联后的一端连接输入接口和二级管D6的A端，其并联后的另一端接地；二级管D6的K端连接电阻R17的一端和MOS管Q1的S级，电阻R17的另一端和MOS管Q1的G级连接三极管Q10的C级，MOS管Q1的D级连接由电阻R11、电阻R10和电阻R6并联组成的分压电路的一端，分压电路的另一端连接电池正极以及电容C16的一端和电容C10的一端，电容C16的另一端和电容C10的另一端连接电池的负极以及，电阻R21的一端和电阻R18的一端，电阻R18的另一端一路通过电容C6接地，另一路连接至MCU微控器；电阻R21的另一端以及三极管Q10的E级接地，三极管Q10的B级串联电阻R15后连接MCU微控器。
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| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Portable mobile power supplier Effective date of registration: 20160505 Granted publication date: 20141210 Pledgee: Jimei Xiamen District Finance Company limited by guarantee Pledgor: Xiamen Guangkai Electronics Co., Ltd. Registration number: 2016990000355 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20171017 Granted publication date: 20141210 Pledgee: Jimei Xiamen District Finance Company limited by guarantee Pledgor: Xiamen Guangkai Electronics Co., Ltd. Registration number: 2016990000355 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141210 Termination date: 20190722 |