專利名稱：升降壓一體化寬范圍輸出自動偵測負(fù)載的移動電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動電源的充放電電路，具體涉及升降壓一體化寬范圍輸出自動偵測負(fù)載的移動電源電路。
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)、移動電話等移動電子設(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)有的移動設(shè)備均為內(nèi)置電池，其電池容量有限，尤其是對于移動電話而言，出差或旅行中在無法充電的情況下，會對人們的工作和生活帶來諸多不便。移動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)有的移動電源包括有充電電路和放電電路，一般地，在充電電路中會獨(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某一種移動電子設(shè)備或者具有相同輸入電壓的移動電子設(shè)備提供，因此，對移動電子設(shè)備的供電都是需要專門配套使用的移動電源才可使用，這樣浪費(fèi)資源，并且當(dāng)攜帯多種移動電子設(shè)備時，需要配合攜帯多種移動電源，攜帶也不方便；現(xiàn)有的移動電源同時并不具備有負(fù)載(是指采用移動電源供電的移動電子設(shè)備)自動偵測功能，即有無負(fù)載接入，移動電源都會有損耗，浪費(fèi)能源。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(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，以及可自動偵測是否有負(fù)載接入的升降壓一體化寬范圍輸出自動偵測負(fù)載的移動電源電路。為實現(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偵測負(fù)載的移動電源電路，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；ー自動偵測負(fù)載電路，所述自動偵測負(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偵測負(fù)載的移動電源電路，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)可充電電池充電時出現(xiàn)過壓、過流、過溫等問題時，可及時切斷充電電路，無需另外設(shè)置保護(hù)電路，節(jié)約成本、線路簡單易實現(xiàn)；2、在移動電源的放電電路中設(shè)置升降壓一體化電路，可使移動電源實現(xiàn)寬電壓的輸出，節(jié)約成本并且攜帯方便；3、自動偵測有無負(fù)載接入功能，可使移動電源在未使用時零功耗，節(jié)約能源；
4、電路簡單，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偵測負(fù)載的移動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施方式的電路原理圖。
具體實施例方式下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式
，對本發(fā)明的升降壓一體化寬范圍輸出自動偵測負(fù)載的移動電源電路做進(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偵測負(fù)載的移動電源電路，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；自動偵測負(fù)載電路，自動偵測負(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對可充電電池BATl進(jìn)行充電時，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(一般移動電源中可充電電池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，如果低于這個值，會造成可充電電池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，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，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)電壓電路實現(xiàn)的，實現(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2. 5V的基準(zhǔn)電壓。那么對應(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對可充電電池BATl進(jìn)行充電時，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，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，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，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，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，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為儲能元件，其儲能能量不斷増加。當(dāng)?shù)谝浑娮娱_關(guān)Kl關(guān)閉時，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同時導(dǎo)通時,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,這個電壓高于可充電電池BATl的輸出電壓，從而實現(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、自動偵測負(fù)載功能當(dāng)有負(fù)載接入移動電源時，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)生ー個小電壓，這個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)?，電阻Rl上沒有壓降，那么控制器4便采樣不到電壓值。控制器可以根據(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,偵測到?jīng)]有負(fù)載時，自動關(guān)機(jī)輸出。對于 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偵測負(fù)載的移動電源電路，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； 一自動偵測負(fù)載電路，所述自動偵測負(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偵測負(fù)載的移動電源電路，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偵測負(fù)載的移動電源電路，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偵測負(fù)載的移動電源電路，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偵測負(fù)載的移動電源電路，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偵測負(fù)載的移動電源電路，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偵測負(fù)載的移動電源電路，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偵測負(fù)載的移動電源電路，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偵測負(fù)載的移動電源電路，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，自動偵測負(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)明可同時實現(xiàn)移動電源充電電路的過壓、過流、過溫保護(hù)，以及移動電源放電電路的升降壓一體化寬范圍的電壓輸出，并可實現(xiàn)自動偵測是否有負(fù)載接入的功能，功能強(qiáng)大，電路簡單、成本低、便于生產(chǎn)。
文檔編號G01R31/00GK102647011SQ20121014759
公開日2012年8月22日 申請日期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) 申請人:廣州市微爾數(shù)碼科技有限公司