手机应急光能充电器的制造方法
【专利摘要】本实用新型是一种在阳光下无需交流电源，直接将太阳能转换为电能，并可随时随地对手机进行充电的手机应急光能充电器。本实用新型包括壳体，在所述壳体外部设置有太阳能电池板，在所述壳体内设置有主充电电路、控制电路、内置锂离子电池、与所述内置锂离子电池相配合的二次充电电路及保护电路，所述二次充电电路与所述太阳能电池板相连接，所述保护电路均与所述主充电电路和所述二次充电电路连接，所述控制电路控制所述主充电电路直接对手机电池充电，或者控制外围交流电源或太阳能电池板对所述内置锂离子电池充电，或者控制所述内置锂离子电池对手机电池充电，所述保护电路对所述主充电电路和所述二次充电电路进行保护。本实用新型应用于充电设备领域。
【专利说明】手机应急光能充电器
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种手机应急光能充电器。
【背景技术】
[0002]当前，随着社会和经济的发展，从奢侈品到必需品，手机今天已成为了人们最基本的生活用品，在生活中扮演着越来越重要的角色。我国是手机消费大国，根据中国工信部统计数据，截至2013年3月底，中国共有11.46亿移动通信服务用户。为了满足消费者更高的需求，当代的主流手机主要具有了以下三个方面的发展趋势:1、手机越来越薄，电池也要求更加轻薄；2、手机越来越小巧，电池更加小巧；3、手机功能多样化，功能、性能都进一步增强，这些应用对电池电力的供应都提出了新的要求。
[0003]然而，也正是手机的这些新潮的发展，一方面方便了消费者的生活，但同时也大大缩短了手机本身的待机时间。几年前手机大多能够待机3?7天，但现在很多智能手机只能待机两天左右。
[0004]因此，近几年来，人们在户外活动、旅行、开会及商务活动时，常常遇到手机断电，而又无法及时充电，从而使大量的信息丢失，同时由于通话突然中断可能造成误会等等情况。与此同时，一场围绕着解决手机“应急”充电的产品研发狼烟已经点燃。
[0005]1、太阳能手机电池
[0006]据解放日报报道，上海昊鑫科技发展有限公司研制成功了一种太阳能手机电池，其“玄机”是将普通锂电池和太阳能电池合二为一的产物，科技人员将一层薄薄的单晶硅光电转换芯片贴在锂电池的背面，使单晶硅被光照后产生的电流经过保护电路向锂电池充电。但至今还没有在市场见到真正的产品。
[0007]2、太阳能充电器
[0008]日本专门研发各式太阳能充电产品的太阳工房，2004年已公布了一个多功能的太阳能充电器，据介绍该充电器能对手机、PDA、CD随身听都可以用，甚至连GBA也能充电，售价8100日币(约645元人民币)，然而目前我国市场似乎还没见到这样的产品，但这也代表着在通讯方面利用太阳能的趋势。
[0009]3、手机“加油”站
[0010]自2002年，采用台湾技术制造的“手机加油站”在我国大陆许多大中城市各大商场、饭店粉墨登场。据其说明书介绍:用户只要把“加油站”上的小夹子往自己的电池上一夹，再投进去一元硬币，用户手机就可以充10分钟的电，并可维持至少5个小时的待机时间，但目前市场推广好像还不尽人意，同时该类产品对手机“应急”充电还不能完全做到“应急时之急，需急时之须”。
实用新型内容
[0011]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能在阳光下无需交流电源，直接将太阳能转换为电能，并可随时随地对手机进行充电的手机应急光能充电器。
[0012]本实用新型所采用的技术方案是:本实用新型包括壳体，在所述壳体上设置有充电口，在所述壳体外部设置有太阳能电池板，在所述壳体内设置有主充电电路、控制电路、内置锂离子电池、与所述内置锂离子电池相配合的二次充电电路及保护电路，所述二次充电电路与所述太阳能电池板相连接，所述控制电路包括有第一充电芯片，所述主充电电路和所述二次充电电路均与所述第一充电芯片相连接，所述保护电路均与所述主充电电路和所述二次充电电路连接，所述控制电路控制所述主充电电路直接对手机电池充电，或者控制外围交流电源或太阳能电池板对所述内置锂离子电池充电，或者控制所述内置锂离子电池对手机电池充电，所述保护电路对所述主充电电路和所述二次充电电路进行保护。
[0013]所述二次充电电路的输入端与所述太阳能电池板电连接，所述太阳能电池板的正极接一二极管，所述二极管接电子开关后接内置锂离子电池的正极，所述二次充电电路包括第二充电芯片，所述电子开关的第三极与所述第二充电芯片的GATE脚相连，所述保护电路为一热敏电阻，所述第二充电芯片的THERM脚连接所述热敏电阻，所述热敏电路还与所述第一充电芯片的TS脚相连。
[0014]在所述壳体的外部还设置有切换按钮，所述切换按钮切换对手机电池或对内置锂离子电池进行充电。
[0015]在所述第二充电芯片的CHG脚与IN脚之间连接有LED充电状态指示灯，所述LED充电状态指示灯对内置锂离子电池的充电状态进行显示。
[0016]所述第一充电芯片内设置有A/D转换器、振荡器、时钟脉冲发生器、定时器、内部振荡器、PVD运算单元、电压比较器及充电控制单元，所述振荡器及所述内部振荡器共同作用于所述时钟脉冲发生器产生时钟信号，所述A/D转换器及PVD运算单元开始工作，所述A/D转换器对采集到的电压信号进行模/数转换并传给所述PVD运算单元，所述PVD运算单元根据采样电压信号和标准电压信号进行结果分析，并向所述充电控制单元输出控制信号。
[0017]所述手机应急光能充电器还包括有多功能电池接头。
[0018]所述充电口包括输入接口和输出接口。
[0019]所述太阳能电池板为单晶硅太阳能电池板。
[0020]本实用新型的有益效果是:本实用新型设置了太阳能电池板、内置锂离子电池、与所述内置锂离子电池相配合的二次充电电路、保护电路及控制电路，所述控制电路控制整个充电器的运行；利用所述太阳能电池板把太阳能转换为电能，利用所述二次充电电路对内置锂离子电池进行充电或者直接对连接着的手机电池充电，或者对内置锂离子电池进行充电；人们在进行户外活动、旅行、商务活动时，当手机电池断电时，在阳光下即可利用太阳能电池板直接对手机电池充电，或者利用所述内置锂离子电池对手机电池进行充电，从而延长手机的续航能力；另外，本实用新型中的主充电电路能够利用外围的交流电转直流电，直接对手机电池充电，在有交流电源的地方，即可利用外围的交流电经过变换后对手机电池充电；所以，本实用新型能在阳光下无需交流电源即可直接将太阳能转化为电能并对手机电池充电，或者在无阳光或无外部交流电源时，利用内置锂离子电池对手机电池充电，实现了随时随地对手机进行充电。
[0021]由于在所述第二充电芯片的CHG脚与IN脚之间连接有LED充电状态指示灯，所以，利用所述LED充电状态指示灯和所述第二充电芯片，可显示内置锂离子电池的充电状态及充电周期状态；当没有插入电池或电源没有连接或电池电压过低时，CHG脚在高阻态，LED充电状态指示灯不亮；当内置锂离子电池或手机电池在充电时，LED充电状态指示灯亮；当充电处于快充充电、脉冲充电或者是充电结束时，所述LED充电状态指示灯出现不同的闪烁显示；从而使人们方便地了解充电状态。
[0022]由于所述手机应急光能充电器还包括有多功能电池接头，所以，通过所述多功能电池接头能实现对不同型号的手机进行充电，扩充了本实用新型的应用。
[0023]由于所述充电口包括输入接口和输出接口，通过所述输入接口对内置锂离子电池或直接对手机充电，通过所述输出接口，所述内置锂离子电池向外围手机电池或其它设备进行充电，所以，通过所述输入接口和输出接口可实现所述内置锂离子电池对外围的其它设备，如数码相机、MP3、MP4等进行充电，使手机充电器亦可对其它器件进行充电。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型中的主充电电路的电路原理图；
[0025]图2是所述二次充电电路的电路原理图；
[0026]图3是所述第一充电芯片的结构框图；
[0027]图4是所述内置锂离子电池的充电电流与时间的关系示意图；
[0028]图5是所述内置锂离子电池的充电电压与时间的关系示意图；
[0029]图6是SNN5683A0锂离子电池的充电电流与时间的关系示意图；
[0030]图7是SNN5683A0锂离子电池的充电电压与时间的关系示意图。
【具体实施方式】
[0031]如图1至图7所示，本实用新型包括壳体，在所述壳体上设置有充电口，所述充电口包括输入接口和输出接口。在所述壳体外部设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板为单晶硅太阳能电池板。在所述壳体内设置有主充电电路、控制电路、内置锂离子电池、与所述内置锂离子电池相配合的二次充电电路及保护电路，所述二次充电电路与所述太阳能电池板相连接，所述控制电路包括有第一充电芯片Ul，所述主充电电路和所述二次充电电路均与所述第一充电芯片Ul相连接。所述第一充电芯片Ul内设置有A/D转换器、振荡器、时钟脉冲发生器、定时器、内部振荡器、PVD运算单元、电压比较器及充电控制单元，所述振荡器及所述内部振荡器共同作用于所述时钟脉冲发生器产生时钟信号，所述A/D转换器及PVD运算单元开始工作，所述A/D转换器对采集到的电压信号进行模/数转换并传给所述PVD运算单元，所述PVD运算单元根据采样电压信号和标准电压信号进行结果分析，并向所述充电控制单元输出控制信号。所述保护电路均与所述主充电电路和所述二次充电电路连接，所述控制电路控制所述主充电电路直接对手机电池充电，或者控制外围交流电源或太阳能电池板对所述内置锂离子电池充电，或者控制所述内置锂离子电池对手机电池充电，所述保护电路对所述主充电电路和所述二次充电电路进行保护。
[0032]所述二次充电电路的输入端与所述太阳能电池板电连接，所述太阳能电池板的正极接一二极管D5，所述二极管D5接电子开关P后接内置锂离子电池的正极，所述二次充电电路包括第二充电芯片U2，所述电子开关P的第三极与所述第二充电芯片U2的GATE脚相连，所述保护电路为一热敏电阻RT，所述第二充电芯片U2的THERM脚连接所述热敏电阻RT,所述热敏电路RT还与所述第一充电芯片的TS脚相连。在本实施例中，所述电子开关P选为P沟道场效应管。所述P沟道场效应管的栅极与所述第二充电芯片的GATE脚相连。所述第二充电芯片U2选用由美芯(MAXM)半导体公司开发的安全有效的锂离子电池芯片，为外购件。利用所述热敏电阻RT对充电电池进行温度检测，当温度超过阀值时，即停止对电池充电，并通过所述LED充电状态指示灯进行状态显示，从而对电池起到保护作用。所述手机应急光能充电器还包括有多功能电池接头。通过所述充电口，可以利用本实用新型对外围的其它设备如数码相机、MP3、MP4等进行充电。
[0033]本实用新型的电路工作原理如下。
[0034]1、初始化充电周期
[0035]第二充电芯片检测到电池和充电电源后将初始化充电周期，充电结束后，如检测到电池电压低于3.89V或THERM引脚电压高于1.4V将重新充电。允许快充的条件是电池电压大于2.5V且小于充电阈值电压(默认值是4.2V)，而且温度范围为2.5°C?47.5°C，如果温度范围不符，充电芯片将处于用5mA的电流预充，防止深度放电的锂离子电池在快充时损坏甚至发生危险。
[0036]2、快充过程
[0037]快充开始后，第二充电芯片打开外接的P沟道场效应管，充电电流由外部限流型充电电源决定。由于P沟道场效应管工作在开关状态，并非线性稳压器，所以功耗极小，快充结束的条件是电池电压达到阈值(由ADJ引脚调节)或充电时间达到预定的快充时间或温度超出安全范围，温度超出工作范围时快充只是暂停，当温度恢复后快充将持续进行。
[0038]3、脉冲充电过程
[0039]多数情况下充电电池达到阈值后便会结束快充过程而进入脉冲充电过程，第二充电芯片每隔2ms检测一次电池电压，电池电压小于阈值时，外部P沟道场效应管导通，电池电压大于等于阈值时P沟道场效应管断开，脉冲充电过程接近结束时，P沟道场效应管的断开时间大大超过接通时间，达到TSEL管脚设置的周期比(1/64，1/128，1/256)后脉冲充电过程结束。
[0040]4、充电状态指示CHG
[0041]第二充电芯片的管脚CHG与管脚IN之间连接LED作为LED充电状态指示灯，当没有插入电池或电源没有连接或电池电压小于2.2V时，CHG管脚是在高阻态，LED不亮；当快充或脉冲充电时，LED亮，在初始化期间或时间超出预定时间，LED按50 %的周期闪烁；当充电状态结束时，LED按12%的周期闪烁。
[0042]在所述壳体的外部还设置有切换按钮，所述切换按钮切换对手机电池或对内置锂离子电池进行充电。在所述第二充电芯片的CHG脚与IN脚之间连接有LED充电状态指示灯，所述LED充电状态指示灯对内置锂离子电池的充电状态进行显示。在所述第一充电芯片上的LED脚也连接有第二 LED充电状态指示灯。所述LED充电状态指示灯和所述第二 LED充电状态指示灯共同对充电器的各种充电方式进行显示。其中，所述LED充电状态指示灯为红色LED灯，所述第二 LED充电状态指示灯位绿色LED灯。在所述切换按钮的两侧设置有“off”和“ch”端，当切换按钮切换到“off”或“ch”端，实现对内置锂离子电池或者对手机电池充电。在太阳光下给内置锂离子电池充电时，滑动开关处在“off”位置，将充电器打开，太阳能电池板面正对太阳，此时，红灯亮，不闪烁，为正常状态充电；当红灯开始闪烁时，表示内置锂离子电池充满，太阳光为强光(光强80000LUX以上)时，一般6?7小时充满；当给手机电池充电时，滑动切换按钮到“ch”位置，此时绿灯亮，对手机电池充电，若绿灯不亮，表明内置锂离子电池电量不足，应及时给内置锂离子电池充电，为下一次使用准备；当在内置锂离子电池电量不足而又急需对手机电池充电时，将切换按钮置于“off”位置，将充电器打开，太阳能电池板正对太阳，红灯亮，5分钟后将切换按钮置于“ch”位置，红绿灯亮，此时内置锂离子电池继续充电的同时，手机电池亦充电。
[0043]另外，所述LED充电状态指示灯对充电过程周期进行显示。在本实施例中，设定:当没有插入电池或电源没有连接或电池电压小于2.2V时，CHG管脚是在高阻态，LED不亮；当快充或脉冲充电时，LED亮，在初始化期间或时间超出预定时间，LED按50%的周期闪烁；当充电状态结束时，LED按12%的周期闪烁。
[0044]本实用新型在现有的手机充电路基础上，加入了太阳能电池板、内置锂离子电池、二次充电电路及保护电路，实现在任何情况下都能对手机进行充电，保证手机的续航能力。下面，以本实用新型分别对内置锂离子电池和SNN5683A0型手机锂离子电池进行充电时的电压、电流与时间的关系作进一步的分析。如图4至图7所示是在太阳能电池板输出为3.8V左右，数据每五分钟测量一次，最后再经过Orange软件处理得到的电压、电流和时间的关系曲线。对于内置锂离子电池的充电过程，从图上可以看出基本上经历了恒流充电与恒压充电过程，从电压时间关系图(图5和图7)可以看出，在恒压充电时，恒压稳在4.19V，完全没有出现过压充电，从充电精度角度看，对于4.2V阀值的锂离子电池来说，其精度达到了99.8%，误差为0.2%，完全在I %的充电精度要求范围内。从电流与时间曲线图(图4和图6)可以看出，基本上存在恒流过程。在进行恒压充电过程中，电流在不断的减小，在涓流充电状态下可以让电池充饱，即充电电压与实际电池电压可以基本相等，其电压差等于充电电流乘以锂离子电池的总内阻。同时电流的不断减小也保证了电池充饱后可关断充电，从而保证不会出现过充现象。由此可见该手机应急光能充电器可以基本满足锂离子电池的充
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[0045]本实用新型应用于充电设备领域。
【权利要求】
1.一种手机应急光能充电器，其特征在于:该充电器包括壳体，在所述壳体上设置有充电口，在所述壳体外部设置有太阳能电池板，在所述壳体内设置有主充电电路、控制电路、内置锂离子电池、与所述内置锂离子电池相配合的二次充电电路及保护电路，所述二次充电电路与所述太阳能电池板相连接，所述控制电路包括有第一充电芯片(U1)，所述主充电电路和所述二次充电电路均与所述第一充电芯片(Ul)相连接，所述保护电路均与所述主充电电路和所述二次充电电路连接，所述控制电路控制所述主充电电路直接对手机电池充电，或者控制外围交流电源或太阳能电池板对所述内置锂离子电池充电，或者控制所述内置锂离子电池对手机电池充电，所述保护电路对所述主充电电路和所述二次充电电路进行保护。
2.根据权利要求1所述的手机应急光能充电器，其特征在于:所述二次充电电路的输入端与所述太阳能电池板电连接，所述太阳能电池板的正极接一二极管(D5)，所述二极管(D5)接电子开关(P)后接内置锂离子电池的正极，所述二次充电电路包括第二充电芯片(U2)，所述电子开关(P)的第三极与所述第二充电芯片(U2)的GATE脚相连，所述保护电路为一热敏电阻(RT )，所述第二充电芯片(U2 )的THERM脚连接所述热敏电阻(RT )，所述热敏电路(RT)还与所述第一充电芯片的TS脚相连。
3.根据权利要求1所述的手机应急光能充电器，其特征在于:在所述壳体的外部还设置有切换按钮，所述切换按钮切换对手机电池或对内置锂离子电池进行充电。
4.根据权利要求2所述的手机应急光能充电器，其特征在于:在所述第二充电芯片的CHG脚与IN脚之间连接有LED充电状态指示灯，所述LED充电状态指示灯对内置锂离子电池的充电状态进行显示。
5.根据权利要求1所述的手机应急光能充电器，其特征在于:所述第一充电芯片(Ul)内设置有A/D转换器、振荡器、时钟脉冲发生器、定时器、内部振荡器、PVD运算单元、电压比较器及充电控制单元，所述振荡器及所述内部振荡器共同作用于所述时钟脉冲发生器产生时钟信号，所述A/D转换器及PVD运算单元开始工作，所述A/D转换器对采集到的电压信号进行模/数转换并传给所述PVD运算单元，所述PVD运算单元根据采样电压信号和标准电压信号进行结果分析，并向所述充电控制单元输出控制信号。
6.根据权利要求1所述的手机应急光能充电器，其特征在于:所述手机应急光能充电器还包括有多功能电池接头。
7.根据权利要求1所述的手机应急光能充电器，其特征在于:所述充电口包括输入接口和输出接口。
8.根据权利要求1至7任一项所述的手机应急光能充电器，其特征在于:所述太阳能电池板为单晶硅太阳能电池板。
【文档编号】H02J7/00GK203536990SQ201320512683
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】赵艳玲, 叶斯华 申请人:赵艳玲