专利名称：一体化移动电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源，具体地说是一种将交流变直流电路以 及电池的充电管理电路结合到产品内部的一体化的高容量移动电源。
技术背景随着人类生活水平的提高，数码产品的应用越来越广泛，例如 人们出门常用的数码产品有手机、数码相机、MP4、 PDVD， PSP等， 这些数码产品给人们的生活虽然带了许多方便，可是，当人们处于 无源充电的情况下， 一旦这些数码产品缺电，便不能使用。目前， 解决这个问题，人们常用方法是携带备用电池或携带移动电源。现 在市场上的移动电源一般包括两个部分， 一个部分是用于将交流AC 变为直流DC的充电器，另一个部分是用储能的电芯部分，所述电 芯部分常用的是LI-ION电源，为什么会没计成独立的两个部分呢？ 这是因为在电源从交流AC到直流DC,直流DC到直流DC转换过 程中温升问题所造成的。众所周知，锂离子电池，在使用过程中存 在一定的危险性，特别是在恶劣的环境下或使用不当的情况下更容 易产生危险，例如起火，爆炸等。故在一体化的设计中就会遇到 充电器的温升要求远远大于锂离子电池的充电温升要求这一矛盾， 例如在充电器的ULi人证标准中，充电器的最大温升小于75C就 可以通过认证，而锂离子电池的储存温度在国标里的定义是最高60并且还只是指的储存温度，更别说要在高于60x:的环境下充放 电循环，这是一个非常恶劣的环境，因此，直翻夸现有的充电器与 现有的电芯部分连为一体而成为一体化移动电源，是不可能的。这也是长期以市场上没有一体化移动电源，而只有分体设计的移动电 源的根本原因。分体式移动电源给人们带来的困难是显而易见的， 最显见的是携带不方便，出门要带两个产品，增加旅行包的重量与 体积等等。另外，这些数码产品既使是在有源的情况下，由于不同 的数码产品其充电器型号是不相同的，所以，人们必须携带不同的充电器带适应于所携带的数码产品，这样给A/f门的出门也同样是带 来诸多不便。因此，目前市场上急需要一种一体化移动电源，它既 可以在无源情况下作为数码产品的充电电源，又可以适合于不同数码产品通用。 发明内容本实用新型发明的目的是向社会提供一种充电部分和储能的电 芯部分连为 一体的实用的一体化移动电源。本实用新型的技术方案是设计一体化移动电源，它是将一个 盒通过隔板至少分成两个腔体，其一个腔室用于容置高压部分，即将 市电变成直流电的充电器部分，另一个腔室用于容置j氐压部分，所谓 低压部分包括储能电芯及其控制电路，充电器将市电变成为直流电 后，给睹能电芯充电；为了防止储能电芯温度过高，除了用隔板将发 热量大的高压部分与低压部分分开外，还在控制电路中设有温;l检测 电路，用于检测储能电芯的外表温度， 一旦储能电芯的外表温度达到 预设温度，则低压部分停止充电或放电，降低温度；温度恢复正常后 才可继续工作。另外，本移动电源多种适合不同数码产品的连接器， 以适应不同产数码产品的需要。具体地说，本实用新型一体化移动电源，包括上盖与下盒，所 述上盖盖在下盒上，在所迷下盒内设置有分隔板，将下盒分成两个腔 室，在其中一个腔室内设置有充电器，在另一个腔室内设置有储能电
芯及其控制电路和直流转换电路；所述充电器将交流电转换为直流 电，并为储能电芯充电，所述直流转换电 储能电芯直流电转换为 负载所需的直流电压；所述控制电路至少包括温度检测电路，所述温 度检测电路包括1个或1个以上的热敏电阻，所述热敏电阻贴在所述 储能电芯的外表上，用于检测储能电芯的温度。在设置有充电器的腔室所对应的上盖或下盒上设有散热孔。在所述下盒装置所迷储能电芯的腔室内还有一隔板，将装置所述 储能电芯的腔室进一步分成两个部分，其中靠充电器一侧的腔室装置 有储能电芯，其外側的腔室设置有连接座。所述连接座为两个， 一个为输出电压为5V的连接座，另一个为 输出电压为6-8. 4V的连接座。在所述外側的腔室内还设有LED照明灯，所述照明灯与所述应急 照明电路相接。所述储能电芯由4个大容量锂电池两并两串组合而成。所迷控制电路还包括过充it^t保护电路，过充it^t保护电路用于 对储能电芯充放电保护。所迷控制电路还包括电芯充饱和判断电路，电芯充饱和判断电路 用于对储能电芯电量进行判断。所迷控制电路还包括电量指示电路，电量指示电路用于对储能电 芯的电量实时监測并显示其状态。所迷控制电路还包括应急照明电路，应急照明电路可以提供应急 照明。由于本实用新型采用了在所述下盒内设置有分隔板，将下盒分 成两个腔室，在其中一个腔室内设置有充电器，在另一个腔室内设 置有储能电芯^^其控制电路和直流转換电路；所述充电器将交流电 转换为直流电，并为储能电芯充电，所述直流转换电路将储能电芯直流电转换为负栽所需的直流电压；所述控制电路至少包括温度检测电路，所述温度检测电路包括1个或1个以上的热敏电阻，所述热敏电阻贴在所述储能电芯的外表上的结构，本实用新型通过设计成一个盒体，并增设温度检测电路，以及散热孔成功地将充电器与储能电芯设计为一体；另外，将本一体化移动电源配套多个连接头，可以解决现在诸多的数码产品，每个充电器都不相同，使出门的时候携带的物品较多，极为不便的问题。此外，本实用新型还具有如下优点，具有高效率的电池充电管理模式，转换效率可达到9將；高精度的容量管理与计算电路，可以时刻提醒用户当前的电量状况。精确的温度控制电路，在特殊环境中将终止对电池的充电，以保证使用者的安全。
图1为本实用新型壳体分解结构示意图； 图2为图1 ^Ji电芯后的结构示意图； 图3为图2装上电J^板后的结构示意图； 图4为本实用新型充电电路的方框结构示意图； 图5为图4的电路原理示意图； 图6为本实用新型的控制电路方框结构示意图； 图7为图6的电路原理示意图。
具体实施方式
请参见图1和图2，图1为本实用新型壳体分解结构示意图。图 2为图l装上电芯后的结构示意图。从图可知，本实用新型一体化移 动电源，包括上盖1和下盒2,在下盒2内设有分隔板21将盒体2的 腔室分隔成左右竭个腔室22、 23，在右腔室23内设置有充电器24 在左腔室22内装有由4个大容量锂电池两并两串组合而成的储能电 芯25，在储能电芯25的左側还有一个隔板26将左腔室22又分出了 一个腔室27，在腔室27内设置有两个连接座28和一个LED指示灯 29，在两个连接座28中， 一个为输出电压为5V的连接座，另一个为 输出电压为6-8.4V的连接座。在右腔室23的两侧面上设有散热孔 30，当然，所述散热孔30也可以设置在上盖或下盒的其它侧面上， 只要满足散热孔能够通风散热即可。在所述储能电芯25外表面上设 有热敏电阻31，用于检测储能电芯25的工作温度，在上盖l上有电 量显示灯的透光槽11。请参见图3，图3为困2^Ji电i^^的结构示意图。图3与图 2相比，其基本结构相同，所不同的是困中画出了控制电路的电路板 32。请参见图4，图4为本实用新型充电电路的方框结构示意图。图 中，41代表整流电路；42代表滤波电路；43代表钳位电路；44代表 方波整流滤波输出电路；45代表取样及PWH控制电路。请见图5，图5为图4的电路原理示意图。从图可知，所述整流 电路41包括四个二极管D101、 D103、 D104和D105构成的桥整；所 述滤波电路包括电感LIOI、 L102,电阻R102、 R103,电容CIOI、 C102 构成；所迷钳位电路43包括电阻R104、 R105、 R106，电容C103及 三极管D102构成；所述方波整流滤波输出电路44包括高频变压器 T100,电感L103， 二极管D106，电容C105、 C106、 C107、 C108及电 阻Rl07构成；所迷取样及PWH控制电路45包括红外线光控制管Ul02, 集成电路U100 (可以采用型号为NCP1014的集成电路)及其外围元 件所组成。充电电路的工作原理如下，市电交流电AC (设为220V或110V)
经整流电路41转换，再经滤波电路42及钳位电路43整流，将交流电变成含有一定脉动成份的直流电，该直流电经过包括高频变压器所组成的方波整流变成所需的脉动方波，再经过脉动方波整流滤波输出电路44变成所需直流电向负载供电。当输出电压高于所需电压时，取样及PWM控制电路45信号脉宽减小，使输出电压降低。当输出电压低于所需压时，取样及PWM控制电路45信号脉宽加大，使输出电压上升。从而达到所需的电压值。请参见图6，图6为本实用新型的控制电路方框结构示意图。图中，51代表直流输入电路；52^RJ^储能电芯充饱和判断电路；53代表储能电芯过充过放保护电路；54代表储能电芯电量指示电路；55代表直流转换电路；56代表应急照明电路；57代表温度检测电路。请参见图7，图7为图6的电i^原理示意图。本实用新型的控制 电路至少包括温度检测电路57,还可以包括直流输入电路51、储能 电芯充饱和判断电路52、储能电芯过充it^L保护电路53、储能电芯 电量指示电路54、直流转换电路55、应急照明电路56及其组合。下 面分别各种电路进4于说明1、直流输入电路51包括^fe管Dl、 D2,集成电路D3，续流二 极管D4、电感L1、电容C4、三极管Q1、 Q2及其外围元件，图5中 的充电器24的方波整流滤波输出电路44的输出端点A接图7中的直 流输入电路51的端点DC in,图5中的输出端C点接图7中的直流 输入电路51的端点Vdd (Vdd为主控和基准IC供电)。从充电器24 输出的直流电经二級管D1、 D2输入，经集成电路D3， U7 (可以采用 TL494 )Q1、 Q2直流降压，通过续流二极管D4及电感Ll、电容C4滤 波后经过保护电路给电芯充电给下述各种电膝洪电。当外部直流电压 输入时，经过两个防反接二极管D1， D2后给主控电路供电，主控IC
可以检测到流入B+端的电压与电流，当流入B+的电流或电压高于设 计值时，主控IC U7的第8和11脚输出的PWM的占空比将减小，自 动调整到设计值，反之则增大。其中U7， D3， Ll， C4， C5, Ql， Q2 组成DC T0DC降压电路，Ql， Q2组成^Nt放大电路，将PWM信号放 大来驱动D3，从而到达提高转换效率的目的。2、储能电芯充电控制电路52包括集成电路U7、基准IC Q5、取 样电阻RS1及其外围元件，主控IC通过检测VER的电压与R41, R40 的分压来控制恒压电压，主控IC通过检测VRR与VSS的比较来控制 恒流电流。3、 储能电芯过充过放保护电路53包括集成电路U1、 U8及其外 围元件，其中Ul为主控IC型号为S8232, U8为被控元件。Ul通过 检测B+、腦、B-这三点的电压来判断电芯的状态，从而控制U8的工 作状态，例如当B+的电压达到过充电压以上时，U1的第3脚C0就 会输出一个4氐电平，截止U8导通，从而ii^切断充电回路保护电芯 的目的。4、 温度检测电路57包括热敏电阻R71、 R21、比较器U6A、三极 管Q4及其外围元件，热敏电阻R71、 R21—端与储能电芯充电控制电 路52的集成电路U7的第二脚和第三脚的公共端相接，另一端与比较 器U6A的反相输入端相接，其中VERF为参考电压2.5V,通过R21、 R71检测不同点的电芯温度，当电芯仓内温度上升，R21或R71的阻 值将下降，R23上的分压上升，当温度上升到设计值后U6A的第2脚 电压比笫3脚高，U6A的笫l脚电压将从输出高电平变为低电平，Q4 将工作在截止状态，U7的第4脚将从^氐电平转为高电平，此脚为U7 的控制端，当检測到第4脚为高电平时终止工作，无P画输出。5、 储能电芯充饱和判断电路52包括比较器U6B及其外围元件，
电芯充饱判断的依据是根据检测R28与R29的分压跟参考电压VSS比 较来设定，当电芯进入恒压充电模式后，充电电流将逐渐减小，当电 压减小到比R28与R29的分压小时，U6B输出高电平截止充电。6、 直流转换电路55包括集成电路UIO、 D9及其外围元件，直流 转换电路55的正极(P+)与电芯的正极B+通过可控制M0SFET连接， 电芯电压分别经直流转换电路55的集成电路U10和集成电路D9降压 后输出5V和6V-8. 4V电压，以备各种不同的数码产品选择使用。7、 电量指示电路54包括比较器U3A、 U3B、 U3C、 U3D,发光二 极管LED1-1、 LED1， LED2、 LED2-2， LED3、 LED3-3， LED4、 LED4-4 及其外围元件，电量指示电路54正极接储能电芯25的正极(B+)， 时刻检测电芯端的电压值，并通过外部的发光二tl管LED显示，如电 量最低时，LED4-4发光；电量最高时，LED1-1发光，处于不同状态 时，其相应的LED灯发光。8、 应急照明电路56包括发光^ l管D11、开关S2，发光二极管 Dll正极经开关S2接储能电芯25的正极(B+)，发光二极管Dll负 极接地，当需要应急照明时，按下开关S2,发光JA管Dll就会发 光，提供照明。上述集成电路D3、 Ul、 U8、 U7、 D9、 U10可以采用型号为A0S4803、 S8232、 FKT1870、 TL494、 AOS4803、 S8521。上述比较器U6B、 U6A、 U3A、 U3B、 U3C、 U3D可以采用型号为LM358 或LM324的比较器。简而言之，直流电压经直流输入电路51后ii^电芯充电控制电 路52将直流电压变为恒流恒压的充电模式，再经过充过放保护电路 53后给锂电池BT充电，实现外部交流高电压到内部直流电压的安全 转换，同时，直-M换电路55关闭对外输出的两路电压，储能电芯
电量指示电路54将时刻监测储能电芯52容量状况，通过外部LED灯 显示出来。充电完毕后，直流转换电路55将内部电芯52储存的能量 转换成5. 0V和6-8. 4V两路电压对外部输出供电。
权利要求1、 一体化移动电源，包括上盖与下盒，所述上盖盖在下盒上， 在所述下盒内设置有分隔板，将下盒分成两个腔室，在其 中一个腔室内设置有充电器，在另一个腔室内设置有储能电芯及其控制电路和直流转换电路；所述充电器将交流电 转换为直流电，并为储能电芯充电，所述直流转换电路将 储能电芯直流电转换为负栽所需的直流电压；所述控制电 路至少包括温度检测电路，所述温度检测电路包括1个或 l个以上的热敏电阻，所述热敏电阻贴在所述储能电芯的 外表上，用于检测储能电芯的温度。
2、 根据权利要求1所述的一体化移动电源，其特征在于在 设置有充电器的腔室所对应的上盖或下盒上设有散热孔。
3、 根据权利要求1或2所述的一体化移动电源，其特征在于 在所述下盒装置所述储能电芯的腔室内还有一隔板，将装 置所迷储能电芯的腔室进一步分成两个部分，其中靠充电 器一侧的腔室装置有储能电芯，其外侧的腔室设置有连接 座。
4、 根据权利要求3所述的一体化移动电源，其特征在于所 述连接座为两个， 一个为输出电压为5V的连接座，另一 个为输出电压为6-8. 4V的连接座。
5、 根据权利要求3所述的一体化移动电源，其特征在于在 所述外側的腔室内还设有LED照明灯，所述照明灯与所述 应急照明电路相接。
6、 根据权利要求1所述的一体化移动电源，其特征在于所 述储能电芯由4个大容量锂电池两并两串组合而成。
7、 根椐权利要求1所述的一体化移动电源，其特征在于所 述控制电路还包括过充过放保护电路，过充过放保护电路 用于对储能电芯充放电保护。
8、 根据权利要求1或7所述的一体化移动电源，其特征在于 所述控制电路还包括电芯充饱和判断电路，电芯充饱和判 断电路用于对储能电芯电量进行判断。
9、 根据权利要求8所述的一体化移动电源，其特征在于所 述控制电路还包括电量指示电路，电量指示电路用于对储 能电芯的电量实时监测并显示其状态。
10、 根据权利要求9所述的一体化移动电源，其特征在于 所述控制电路还包括应急照明电路，应急照明电路可以提 供应急照明。
专利摘要一体化移动电源，包括上盖(1)和下盒(2)，在下盒(2)内设有分隔板(21)将盒体(2)的腔室分隔成左右两个腔室(22、23)，在右腔室(23)内设置有充电器(24)，在左腔室(22)内装有由4个大容量锂电池两并两串组合而成的储能电芯(25)，在所述储能电芯(25)外表面上设有热敏电阻(31)，用于检测储能电芯(25)的工作温度。本移动电源成功地将充电器与储能电芯设计为一体化；其具有高效率的电池充电管理模式，转换效率可达到90％；高精度的容量管理与计算电路，可以时刻提醒用户当前的电量状况。精确的温度控制电路，在特殊环境中将终止对电池的充电，以保证使用者的安全。
文档编号H02J7/00GK201038798SQ200720120018
公开日2008年3月19日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者何长春 申请人:深圳市睿德电子实业有限公司