CN214707197U - 一种可更换电芯的充电宝 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可更换电芯的充电宝，包括：TYPE‑C接口单元、USB接口、MCU控制单元、温度检测单元、充放电单元和锂电保护单元；TYPE‑C接口单元分别与USB接口、充放电单元、MCU控制单元和电源连接；USB接口分别与充放电单元和用电设备连接；MCU控制单元分别与充放电单元、温度检测单元和锂电保护单元连接；锂电保护单元分别与充放电单元和温度检测单元连接。本申请提供的技术方案，不仅实现了充电宝的电芯可更换，还可以对电池进行过充保护、过压保护、过流保护和过温保护；同时还具有电池防反接功能。

Description

一种可更换电芯的充电宝

技术领域

本实用新型属于充电宝技术领域，具体涉及一种可更换电芯的充电宝。

背景技术

手机充电宝，又称为手机移动电源，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。

手机充电宝自身的充电插头直接通过交流电源可以对移动设备充电且自身具有存电装置，相当于一个充电器和备用电池的混合体，相比备用电源而言可以简化一个充电插头的装置，而相比于充电器它又自身具有存电装置，可以在没有直电源或外出时给数码产品提供备用电源。它是一个集储电、升压和充电管理于一体的便携式设备。

现在很多便携设备都采用18650电芯，但在充放电过程中没有温度保护功能。且不支持将电芯取出来单独充电，造成资源浪费。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可更换电芯的充电宝以解决现有的充电宝在充放电过程中没有温度保护功能，并且不支持将电芯取出来单独充电，造成资源浪费的问题。

为实现以上目的，实用新型采用如下技术方案：

一种可更换电芯的充电宝，包括：TYPE-C接口单元、USB接口、MCU控制单元、温度检测单元、充放电单元和锂电保护单元；

所述TYPE-C接口单元分别与所述USB接口、所述充放电单元、所述MCU控制单元和电源连接；

所述USB接口分别与所述充放电单元和用电设备连接；

所述MCU控制单元分别与所述充放电单元、所述温度检测单元和所述锂电保护单元连接；

所述锂电保护单元分别与所述充放电单元和所述温度检测单元连接。

进一步的，所述TYPE-C接口单元，用于将电源提供的第一电压传送至充放电单元。

进一步的，所述锂电保护单元，包括：电池和锂电保护模块；

所述电池，用于利用进行充电或放电；

所述锂电保护模块，用于对所述电池充电时进行过充保护、所述电池放电时进行过压保护和所述电池放电时进行过流保护。

进一步的，所述电池的正极通过正极弹片和锂电池保护模块连接；

所述电池的负极通过负极弹簧和锂电池保护模块连接。

进一步的，所述充放电单元，用于对所述电源提供的第一电压进行降压，并将降压后的第一电压提供给所述锂电保护单元中的电池进行充电；或

利用将所述电池提供的第二电压进行升压，并将升压后的第二电压提供给用电设备。

进一步的，所述USB接口，用于将升压后的第二电压通过电线提供给用电设备。

进一步的，所述温度检测单元，用于将温度信号转换成电压值，并将所述电压值发送至所述MCU控制单元。

进一步的，所述MCU控制单元，包括：

获取模块，用于根据预设温度表和所述电压值获取充电宝的实际温度；

判断模块，用于判断所述充电宝的实际温度是否大于等于第一温度阈值，若所述充电宝的实际温度大于等于第一温度阈值，则令充电宝停止工作，直至所述充电宝的实际温度小于第一温度阈值充电宝正常工作；若所述充电宝的实际温度小于第一温度阈值，则充电宝正常工作。

进一步的，所述充电宝还包括：与所述MCU控制单元连接的电量指示灯单元，用于当电池进行充电亮红灯，或当电池进行放电时亮绿灯。

进一步的，所述MCU控制单元，还用于当电池进行充电时控制所述电量指示灯单元亮红灯，当电池进行放电时控制所述电量指示灯单元亮绿灯。

本实用新型采用以上技术方案，所能达到的有益效果包括：通过TYPE-C接口单元、USB接口、MCU控制单元、温度检测单元、充放电单元、锂电保护单元和电量指示灯单元构建的可更换电芯的充电宝，不仅实现了充电宝的电芯可更换，还可以对电池进行过充保护、过压保护、过流保护和过温保护；同时还具有电池防反接功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种可更换电芯的充电宝的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种可更换电芯的充电宝中TYPE-C接口单元的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种可更换电芯的充电宝中USB接口的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种可更换电芯的充电宝中电量指示灯单元的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种可更换电芯的充电宝中MCU控制单元的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种可更换电芯的充电宝中充放电单元的示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种可更换电芯的充电宝中温度检测单元的示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种可更换电芯的充电宝中锂电保护单元的示意图；

图2中，USB1-TYPE-C接口，R2-第二电阻，R6-第六电阻，R9-第九电阻，Q1-第一MOS管；

图3中，USB2-USB接口；

图4中，LED1-第一LED灯,LED2-第二LED灯,R11-第十一电阻；

图5中，U5-MCU芯片，C9-第九电容；

图6中，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C6-第六电容，C7-第七电容，C8-第八电容，R1-第一电阻，R4-第四电阻，R8-第八电阻，L1-第一电感；

图7中，R7-第七电阻；

图8中，CELL1-电池，Q2-第二MOS管，C5-第五电容，R3-第三电阻，R5-第五电阻,U2-锂电保护芯片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

图1是根据一示例性实施例示出的一种可更换电芯的充电宝的结构示意图，如图1所示，包括：TYPE-C接口单元、USB接口、MCU控制单元、温度检测单元、充放电单元和锂电保护单元；

TYPE-C接口单元分别与USB接口、充放电单元、MCU控制单元和电源连接；

USB接口分别与充放电单元和用电设备连接；

MCU控制单元分别与充放电单元、温度检测单元和锂电保护单元连接；

锂电保护单元分别与充放电单元和温度检测单元连接。

进一步可选的，TYPE-C接口单元，用于将电源提供的第一电压传送至充放电单元。

进一步可选的，锂电保护单元，包括：电池和锂电保护模块；

电池，用于利用进行充电或放电；

锂电保护模块，用于对电池充电时进行过充保护、电池放电时进行过压保护和电池放电时进行过流保护。

一些实施例中，电池可以但不限于为锂电池。

进一步可选的，电池的正极通过正极弹片和锂电池保护模块连接；

电池的负极通过负极弹簧和锂电池保护模块连接。

需要说明的是，本实用新型实施例通过利用负极弹簧和正极弹片代替导线从而实现充电宝可更换电芯。

进一步可选的，充放电单元，用于对电源提供的第一电压进行降压，并将降压后的第一电压提供给锂电保护单元中的电池进行充电；或

利用将电池提供的第二电压进行升压，并将升压后的第二电压提供给用电设备。

需要说明的是，本实用新型实施例通过充放电单元实现升压管理功能，例如，将电池电压升压到5V输出，当电池电压进行放电时，会越放越低，这时通过充放电单元调节PWM频率将电压保持升到5V。

进一步可选的，USB接口，用于将升压后的第二电压通过电线提供给用电设备。

进一步可选的，温度检测单元，用于将温度信号转换成电压值，并将电压值发送至MCU控制单元。

一些实施例中，温度检测单元可以但不限于通过NTC热敏电阻实现，NTC热敏电阻是负温度系统器件，它的阻值会随着温度的变化而变化。

进一步可选的，MCU控制单元，包括：

获取模块，用于根据预设温度表和电压值获取充电宝的实际温度；

判断模块，用于判断充电宝的实际温度是否大于等于第一温度阈值，若充电宝的实际温度大于等于第一温度阈值，则令充电宝停止工作，直至充电宝的实际温度小于第一温度阈值充电宝正常工作；若充电宝的实际温度小于第一温度阈值，则充电宝正常工作。

一些可选的实施例中，判断模块，还用于判断充电宝的实际温度是否大于等于第二温度阈值，若充电宝的实际温度大于等于第二温度阈值，则降低充电宝的电流；若充电宝的实际温度小于第二温度阈值，则不需要降低充电宝的电流；

其中，第二温度阈值小于第一温度阈值。

可以理解的是，预设温度表为预先设置于MCU控制单元中，电压值与充电宝的实际温度一一对应；例如，电压值A对应的充电宝的实际温度B。一些实施例中，MCU控制单元通过内部AD转换模块读到电压值，再通过查预设温度表表得知充电宝的实际温度。

进一步可选的，充电宝还包括：与MCU控制单元连接的电量指示灯单元，用于当电池进行充电亮红灯，或当电池进行放电时亮绿灯。

进一步可选的，还用于当电池进行充电时控制电量指示灯单元亮红灯，当电池进行放电时控制电量指示灯单元亮绿灯。

一些实施例中，当电池进行放电时控制电量指示灯单元亮蓝灯，本领域技术人员可根据实际需要或实验数据等对电量指示灯单元的指示灯的颜色进行设置。

进一步可选的，该充电宝还包括：与充放电单元连接的按键，用于当按键按下时，充电宝正常工作；当按键未按下时，充电宝停止工作。

需要说明的是，本实用新型实施例中涉及的“按键”方式，是本领域技术人员所熟知的，因此，其具体实现方式不做过多描述。

本实用新型实施例提供的一种可更换电芯的充电宝，通过TYPE-C接口单元、USB接口、MCU控制单元、温度检测单元、充放电单元、锂电保护单元和电量指示灯单元构建的可更换电芯的充电宝，不仅实现了充电宝的电芯可更换，还可以对电池进行过充保护、过压保护、过流保护和过温保护；同时还具有电池防反接功能。

为进一步说明上述一种可更换电芯的充电宝，本实用新型实施例提供一具体的可更换电芯的充电宝，包括：外壳、设置于外壳内的TYPE-C接口单元、设置于外壳内的USB接口、设置于外壳内的MCU控制单元、设置于外壳内的温度检测单元、设置于外壳内的充放电单元、设置于外壳内的锂电保护单元和设置于外壳内的电量指示灯单元。

进一步的，如图2所示，TYPE-C接口单元，包括：TYPE-C接口、第二电阻、第六电阻、第九电阻和第一MOS管；

TYPE-C接口，包括：第一GND引脚、第二GND引脚、第三GND引脚、第四GND引脚、2个D+引脚、2个D-引脚、第一VBUS引脚、第二VBUS引脚、第三VBUS引脚、第四VBUS引脚、CC1引脚和CC2引脚；

TYPE-C接口的每一侧的D+引脚和D-引脚连接；

TYPE-C接口的CC1引脚和第二电阻的一端连接；

TYPE-C接口的CC2引脚和第六电阻的一端连接；

第一MOS管的漏极和TYPE-C接口的第二GND引脚连接，第一MOS管的源极接地，第一MOS管的栅极和第九电阻的一端连接。

一些实施例中，第二电阻的阻值可以但不限于为5.1kΩ，第六电阻可以但不限于为5.1kΩ，第九电阻可以但不限于为10kΩ。

需要说明的是，本实用新型实施例对第一MOS管的类型不做限定，可以由本领域技术人员根据工程需要或实验数据等设置第一MOS管的类型。

进一步的，如图3所示，USB接口，包括：VCC引脚、GND引脚、D+引脚和D-引脚；

USB接口的D+引脚和USB接口的D-引脚连接；

USB接口的GND引脚、TYPE-C接口的第一GND引脚、TYPE-C接口的第二GND引脚、TYPE-C接口的第三GND引脚、TYPE-C接口的第四GND引脚、第二电阻的另一端和第六电阻的另一端进行公共连接。

需要说明的是，USB接口的第一引脚为VCC引脚，USB接口的第二引脚为D-引脚，USB接口的第三引脚为D+引脚，USB接口的第四引脚为GND引脚。

进一步的，如图4所示，电量指示灯单元，包括：第一LED灯、第二LED灯和第十一电阻；

第十一电阻的一端和电量指示灯单元的第二LED灯的负极连接，第十一电阻的另一端接地；

第十一电阻的一端和电量指示灯单元的第二LED灯的负极之间的连接点与电量指示灯单元的第一LED灯的负极连接；

其中，第一LED灯发绿色光，第二LED灯发红色光。

一些实施例中，第十一电阻的阻值可以但不限于为1kΩ。

需要说明的是，电量指示灯单元中的LED灯可以但不限于为发光二极管。

进一步的，如图5所示，MCU控制单元，包括：MCU芯片和第九电容；

MCU芯片，包括：VDD引脚、VSS引脚、第一IO引脚、第二IO引脚、第三IO引脚、第四IO引脚、第五IO引脚和第六IO引脚；

第九电容的一端和MCU芯片的VDD引脚连接，第九电容的另一端和MCU芯片的VSS引脚连接，第九电容的另一端和MCU芯片的VSS引脚之间的连接点接地；

第一MOS管的栅极和第九电阻的一端之间的连接点与第一IO引脚连接；

MCU芯片的第二IO引脚和电量指示灯单元的第一LED灯的正极连接；

MCU芯片的第六IO引脚和电量指示灯单元的第二LED灯的正极连接；

其中，MCU芯片的第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚和第七引脚分别为第一IO引脚、第二IO引脚、第三IO引脚、第四IO引脚、第五IO引脚和第六IO引脚。

需要说明的是，MCU芯片的型号可以但不限于为SSC2102。

一些实施例中，第九电容的电容量可以但不限于为1μF。

进一步的，如图6所示，充放电单元，包括：SOC芯片、第一电阻、第四电阻、第八电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一电感和按键；

SOC芯片包括：VIN引脚、LED1引脚、LED2引脚、LED3引脚、VOUT引脚、SW引脚、BAT引脚、KEY引脚和GND引脚；

第一电容的一端和SOC芯片的VIN引脚连接，第一电容的另一端接地；

第一电阻的一端和SOC芯片的VIN引脚连接，第一电阻的另一端和第六电容的一端连接；第六电容的另一端接地；

第四电阻的一端和SOC芯片的LED1引脚连接，第四电容的另一端接地；

SOC芯片的LED2引脚和LED3引脚连接；SOC芯片的GND引脚接地；

第八电阻的一端和SOC芯片的KEY引脚连接，第八电阻的另一端和按键的一端连接；

第八电阻的另一端和按键的一端之间的连接点分别与MCU芯片的第五IO引脚、SOC芯片的SW引脚连接；按键的另一端接地；

第一电感的一端和SOC芯片的SW引脚连接，第一电感的另一端和第七电容的一端连接；第七电容的另一端接地；

第八电容的一端接地，第八电容的另一端分别与第一电感的另一端和第七电容的一端之间的连接点和SOC芯片的BAT引脚连接；

第二电容的一端和SOC芯片的VOUT引脚连接，第二电容的另一端接地；

第三电容的一端和SOC芯片的VOUT引脚连接，第三电容的另一端接地；

MCU芯片的第三IO引脚和SOC芯片的LED1引脚连接；

USB接口的VCC引脚和SOC芯片的VOUT引脚连接；

第九电阻的另一端、TYPE-C接口的第一VBUS引脚、TYPE-C接口的第二VBUS引脚、TYPE-C接口的第三VBUS引脚、TYPE-C接口的第四VBUS引脚和SOC芯片的VIN引脚进行公共连接。

需要说明的是，SOC芯片的型号可以但不限于为IP5305。

一些实施例中，第一电阻的阻值可以但不限于为2R，第四电阻的阻值可以但不限于为100kΩ，第八电阻的阻值可以但不限于为10kΩ，第一电容的电容量可以但不限于为10μF，第二电容的电容量可以但不限于为22μF，第三电容的电容量可以但不限于为22μF，第六电容的电容量可以但不限于为10μF，第七电容的电容量可以但不限于为10μF，第八电容的电容量可以但不限于为10μF，第一电感为1.5μH。

进一步的，如图7所示，温度检测单元，包括：热敏电阻器和第七电阻；

第七电阻的一端和热敏电阻器的第二引脚连接，SOC芯片的LED2引脚和LED3引脚之间的连接点、第七电阻的另一端和MCU芯片的VDD引脚进行公共连接；

第七电阻的一端和热敏电阻器的第二引脚之间的连接点与MCU芯片的第四IO引脚连接。

一些实施例中，第七电阻的阻值可以但不限于为10kΩ。

进一步的，如图8所示，锂电保护单元，包括：电池、第二MOS管、第五电容、第三电阻、第五电阻和锂电保护芯片；

锂电保护芯片，包括：VT引脚、GND引脚、VDD引脚、第一VM引脚和第二VM引脚；

锂电保护芯片的VDD引脚和MCU芯片的VDD引脚连接；

锂电保护芯片的第一VM引脚和第二VM引脚连接，锂电保护芯片的第一VM引脚和第二VM引脚之间的连接点接地；

第三电阻的一端和锂电保护芯片的VDD引脚连接，第三电阻的另一端和第二MOS管的源极连接；

电池的正极和第二MOS管的漏极连接，电池的负极和第五电阻的一端连接；

第二MOS管的栅极和第五电阻的另一端连接；

第三电阻的另一端和第二MOS管的源极之间的连接点与SOC芯片的LED2引脚和LED3引脚之间的连接点连接；

第三电阻的一端和锂电保护芯片的VDD引脚之间的连接点与第五电容的一端连接；

第五电容的另一端分别与锂电保护芯片的GND引脚、电池的负极和第五电阻的一端之间的连接点连接；

第三电阻的另一端和第二MOS管的源极之间的连接点、第一电感的另一端和第七电容的一端之间的连接点与SOC芯片的BAT引脚进行公共连接。

需要说明的是，本实用新型实施例对第二MOS管的类型不做限定，可以由本领域技术人员根据工程需要或实验数据等设置第二MOS管的类型。

一些实施例中，第五电容的电容量可以但不限于为1μF，第三电阻的阻值可以但不限于为1kΩ，第五电阻的阻值可以但不限于为10kΩ。

需要说明的是，通过利用第二MOS管实现防反接保护功能，因为电池有正负极，当更换电芯时不小心电池极性装反了，不会烧损坏电路板。

一些实施例中，锂电保护芯片的型号可以但不限于为XB5606AJ。通过锂电保护芯片实现锂电保护功能：当电池充电时电压过充、放电时电池电压过放和放电时输出电流过大这3种情况实行保护，不会导致电池因过充、过放、过流产生起火和爆炸，实行保护。

可以理解的是，充电宝充电原理是通过TYPE-C接口(USB2)到U1(IP5305)降压给锂电池供电；放电原理是电池通过U1(IP5305)升压通过USB2接口输出。

需要说明的是，图2-图7中，元器件之间的连接线上的相同字母表示要进行连接；这些字母为网络标识符，包括VSS、USB_VCC、CTRLN、VOUT、LED1、LED2、VBAT、RLED、KEY1、TNTC、SW1、BAT、BAT+和BAT-。其中，TP1和TP2为测试点。

本实用新型实施例提供的一种可更换电芯的充电宝，通过TYPE-C接口单元、USB接口、MCU控制单元、温度检测单元、充放电单元、锂电保护单元和电量指示灯单元构建的可更换电芯的充电宝，不仅实现了充电宝的电芯可更换，还可以对电池进行过充保护、过压保护、过流保护和过温保护；同时还具有电池防反接功能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可更换电芯的充电宝，其特征在于，包括：TYPE-C接口单元、USB接口、MCU控制单元、温度检测单元、充放电单元和锂电保护单元；

所述TYPE-C接口单元分别与所述USB接口、所述充放电单元、所述MCU控制单元和电源连接；

所述USB接口分别与所述充放电单元和用电设备连接；

所述MCU控制单元分别与所述充放电单元、所述温度检测单元和所述锂电保护单元连接；

所述锂电保护单元分别与所述充放电单元和所述温度检测单元连接。

2.根据权利要求1所述的充电宝，其特征在于，所述TYPE-C接口单元，用于将电源提供的第一电压传送至充放电单元。

3.根据权利要求2所述的充电宝，其特征在于，所述锂电保护单元，包括：电池和锂电保护模块；

所述电池，用于利用进行充电或放电；

所述锂电保护模块，用于对所述电池充电时进行过充保护、所述电池放电时进行过压保护和所述电池放电时进行过流保护。

4.根据权利要求3所述的充电宝，其特征在于，所述电池的正极通过正极弹片和锂电池保护模块连接；

所述电池的负极通过负极弹簧和锂电池保护模块连接。

5.根据权利要求3所述的充电宝，其特征在于，所述充放电单元，用于对所述电源提供的第一电压进行降压，并将降压后的第一电压提供给所述锂电保护单元中的电池进行充电；或

利用将所述电池提供的第二电压进行升压，并将升压后的第二电压提供给用电设备。

6.根据权利要求5所述的充电宝，其特征在于，所述USB接口，用于将升压后的第二电压通过电线提供给用电设备。

7.根据权利要求5所述的充电宝，其特征在于，所述温度检测单元，用于将温度信号转换成电压值，并将所述电压值发送至所述MCU控制单元。

8.根据权利要求7所述的充电宝，其特征在于，所述MCU控制单元，包括：

获取模块，用于根据预设温度表和所述电压值获取充电宝的实际温度。

9.根据权利要求3所述的充电宝，其特征在于，所述充电宝还包括：与所述MCU控制单元连接的电量指示灯单元，用于当电池进行充电亮红灯，或当电池进行放电时亮绿灯。

10.根据权利要求9所述的充电宝，其特征在于，所述MCU控制单元，还用于当电池进行充电时控制所述电量指示灯单元亮红灯，当电池进行放电时控制所述电量指示灯单元亮绿灯。

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