一种USB充电恒压输出9V电池的制作方法

本实用新型属于充电电池技术领域，尤其涉及一种USB充电恒压输出9V电池。

背景技术：

9V电池是一种常用电池，在测量仪器(如万用表)、医疗设备(如手持红外测体温仪)、娱乐设备(如无线麦克风)、无线遥控(如航模遥控器)、安防设备(如无线摄像机)、健身器材(如计步器)等领域经常会用到。

目前9V电池有普通电池也有充电电池，其中9V充电电池要用专用的充电器，目前市场上这种充电电池都是一电一充的销售模式，用户购买电池的同时必须购买对应的充电器，而且在没市电的情况下无法充电，使用非常不方便。

另外常用的9V电池的电压，在电池工作(放电)时，电池的电压会降低，但很多的设备对电池电压的要求很高，设备使用过程中，电压降低严重影响被测量值的精度或控制精度，如万用表，万用表测电阻的原理是根据欧姆定律。R(电阻值)＝U(加在电阻两端的电压值，实际就是万用表内的9V电池的实时电压)/I(通过电阻的电流值)，当电池电压变化定会影响测量精度。无线麦克风用的是9V电池，随使用时间的变化，电池的电压会降低，当电池电压降低到一定值时，麦克风音质会严重失真。遥控器上很多用的是9V电池，随使用时间的变化，电池的电压会降低，当电池电压降低到一定值时，会影响遥控的距离和遥控的灵敏度。

9V电池内有储能器件(如镍氢电池、锂电池、聚合物电池等)，在使用时如果过充电，过放电会损坏电芯，短路可能会引起火灾严重时会爆炸，现在市面上的9V充电电池一般都没有充电放电短路保护功能。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种USB充电恒压输出9V电池，旨在解决现有9V电池需要配置对应的充电器、电压输出不稳定、有安全隐患的技术问题。

本实用新型采用如下技术方案：

所述USB充电恒压输出9V电池包括壳体，所述壳体一端设置有9V输出端口，另一端设置有USB充电插口，所述壳体内还设置有充电电芯以及控制线路板，所述控制线路板包括顺次连接的充电指示电路、升压稳压电路，所述充电指示电路的输出端还连接有充放短路保护电路，所述充电电芯与所述充放短路保护电路连接，所述USB充电插口与所述充电指示电路的输入端连接，所述升压稳压电路与所述9V输出端口连接。

进一步的，所述壳体至少有一部分透明。

进一步的，所述充电指示电路中有两颗不同颜色的指示灯。

进一步的，所述充电指示电路包括充电管理芯片U1、第一指示灯D11、第二指示灯D12、电阻R11、电阻R12，其中U1的电压管脚VCC连接至USB充电插口的电压端，U1的接地管脚GND接地，所述USB充电插口的电压端一方面通过电阻R11、第一指示灯D11连接至U1的充电指示管脚Chrg，另一方面通过电阻R11、第二指示灯D12连接至U1的充电完成指示管脚Chrgt，U1的充电电流预设管脚Prog通过电阻R12连接至地，U1的充电电流输出管脚BAT连接到充电电芯正极B+，同时所述充电电芯正极B+通过电容C2连接至地。

进一步的，所述升压稳压电路包括升稳压芯片U2、电感L1、二极管D1、电阻R21-R24，其中U1的充电电流输出管脚BAT连接至U2的使能端EN、电压管脚VCC以及电感L1的一端，所述电感L1的另一端连接至U2的输入端LX，U2的电压输出设置端OC通过电阻R21连接至地，U2的接地管脚GND同样连接至地，所述U2的输入端LX通过二极管D1后连接至9V输出端口，所述9V输出端口通过电阻R22、R23后连接至地，同时电阻R24与R23并联，所述电阻R22、R23的公共端连接至U2的反馈端FB，所述9V输出端口还通过并联的电容C21、C22连接至地。

进一步的，所述充放短路保护电路包括保护芯片U3和保护开关Q，所述保护开关Q包括两个电子开关，每个电子开关的两端并联有二极管，分别为D2和D3，D2和D3反向，所述充电电芯负极B-通过D2、D3连接至地，每个电子开关的控制端连接至U3对应的一个控制管脚，所述充电电芯正负极之间还连接有串联的电阻R31和电容C31，U2的电压端VDD连接至电阻R31和电容C31之间，U2的公共端VSS连接至充电电芯负极B-，U2的片选管脚CS1通过电阻R32连接至地。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的9V电池采用USB充电插口充电，解决了现有9V电池需要专用充电器充电以及在没市电接入的地方不能充电的问题，本电池可以采用手机电源适配器进行充电，节省了购买专用充电器的费用，而且没市电地方可用移动电源充电，使用非常方便。另外，电池具有充电状态指示、升压、稳压、过充保护、过放保护、短路保护等功能，保证了电池的使用安全性。在优选方式中，可以将透光材料做电池的壳体，控制线路板上的指示灯对应状态发红绿光，充电时壳体透红光，电充满时壳体透绿光，可以实时显示充电状态。这样又方便又美观！

附图说明

图1是USB充电恒压输出9V电池的立体图；

图2是USB充电恒压输出9V电池的正面剖视图；

图3是USB充电恒压输出9V电池的侧面剖视图；

图4是USB充电恒压输出9V电池的电路原理图；

图5是充电指示电路的一种电路图；

图6是升压稳压电路的一种电路图；

图7是充放短路保护电路的一种电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1-4所示，本实施例提供的USB充电恒压输出9V电池包括壳体1，所述壳体1一端设置有9V输出端口2，另一端设置有USB充电插口3，所述USB充电插口可以采用常见的接口，比如microUSB接口、Type-c接口等。所述壳体1内还设置有充电电芯4以及控制线路板5，所述充电电芯为储能器件，如镍氢电池、锂电池、聚合物电池等，这里优选为聚合物电池，其具有高容量、低自放电、环保、安全性能好、循环使用寿命长的优点。所述控制线路板5作为充放电控制的控制中心，包括顺次连接的充电指示电路51、升压稳压电路52，所述充电指示电路51的输出端还连接有充放短路保护电路53，所述充电电芯4与所述充放短路保护电路53连接，所述USB充电插口3与所述充电指示电路51的输入端连接，所述升压稳压电路52与所述9V输出端口2连接。

本实用新型提供的9V电池采用USB充电插口实现对电芯进行充电，无需购买配置专用的充电器，普通的手机充电器或者移动电源即可为9V电池充电。即使在停电的情况下，没市电的地方可以用大家随身带移动电源给电池充电，使用非常方便。另外作为一种优选方式，所述壳体至少有一部分透明，比如壳体采用透光材料生产，所述充电指示电路中有两颗不同颜色的指示灯，充电时壳体透红光，电已充满透绿光，能实时反应充电状态。当然也可以直接在壳体上开窗，开窗下方即为不同发光颜色的指示灯。

具体工作时，在充电状态下，USB充电插口输入的直流5V电压经过充电指示电路进行状态显示，同时输出的电压经过充放短路保护电路对充电电芯进行充电，充电过程中，充放短路保护电路可以起到过充保护以及短路保护功能；当电池放电时，即使用电池的时候，充电电芯输出电压，然后通过充放短路保护电路输出直流电压，然后通过升压得到9V电压，然后通过稳压电路输出恒定的9V电压，这里充放短路保护电路可以起到过放保护以及短路保护功能。因此本电池具有充电状态指示、升压、稳压、过充保护、过放保护、短路保护的功能，保证了电池使用安全性。

下面描述上述各个电路的一种具体的电路实例结构。

如图5所示，所述充电指示电路包括充电管理芯片U1、第一指示灯D11、第二指示灯D12、电阻R11、电阻R12，其中U1的电压管脚VCC连接至USB充电插口的电压端，U1的接地管脚GND接地，所述USB充电插口的电压端一方面通过电阻R11、第一指示灯D11连接至U1的充电指示管脚Chrg，另一方面通过电阻R11、第二指示灯D12连接至U1的充电完成指示管脚Chrgt，U1的充电电流预设管脚Prog通过电阻R12连接至地，U1的充电电流输出管脚BAT连接到充电电芯正极B+，同时所述充电电芯正极B+通过电容C2连接至地。

如图6所示，所述升压稳压电路包括升稳压芯片U2、电感L1、二极管D1、电阻R21-R24，其中U1的充电电流输出管脚BAT连接至U2的使能端EN、电压管脚VCC以及电感L1的一端，所述电感L1的另一端连接至U2的输入端LX，U2的电压输出设置端OC通过电阻R21连接至地，U2的接地管脚GND同样连接至地，所述U2的输入端LX通过二极管D1后连接至9V输出端口，所述9V输出端口通过电阻R22、R23后连接至地，同时电阻R24与R23并联，所述电阻R22、R23的公共端连接至U2的反馈端FB，所述9V输出端口还通过并联的电容C21、C22连接至地。

如图7所示，所述充放短路保护电路包括保护芯片U3和保护开关Q，所述保护开关Q包括两个电子开关，每个电子开关的两端并联有二极管，分别为D2和D3，D2和D3反向，所述充电电芯负极B-通过D2、D3连接至地，每个电子开关的控制端连接至U3对应的一个控制管脚，所述充电电芯正负极之间还连接有串联的电阻R31和电容C31，U2的电压端VDD连接至电阻R31和电容C31之间，U2的公共端VSS连接至充电电芯负极B-，U2的片选管脚CS1通过电阻R32连接至地。

本实例电路中，所述充电管理芯片U1是一款管理锂电池充电功能的完整系统集成电路，能对电池实现预充、恒流、恒压、涓流充电，具有温度保护功能。当外接直流5V电压通过USB充电插口(即图示中JP1)加到U1的电源电压管脚VCC和地GND，U1检测接在其BAT和GND端的充电电芯电压，根据检测到的电池的电压值，选择其对应的对电池最合理的充电方式(预充，恒流，恒压，涓流充电)充电，其对应的充电电流大小由Prog端外接的电阻R12的值决定，当电池电压小于4.25V时接在其Chgr端上的D11导通发红色光，光线透过能透光的电池外壳，指示电池处在充电状态。当电池电压上到4.25V时，D11截止红光灭，接在其Chgr端上的D12导通发绿光，指示电池处在充电完成状态。此时U1进入关闭模式，降低内部损耗。

所述升稳压芯片U2是电流模式的升稳压DC-DC转换器，其中的PWM电路内置MOSFET，该稳压器高节能.其OC端的外接电阻值决定升压输出电路的电压值，当U2内置的MOSFET导通时，电感L1储能，当U2内置的MOSFET截止时，电感L1储存的能量转化为电能通过D1对C21、C22充电，从而实现升压，其FB端内连接一个0.6V的精准电压，保证升压输出稳定，同时通过R22、R23、R24实时检测输出端电压的微小变化，反馈回U2实时进行输出电压的调节，实现了升压，恒压输出功能。

所述保护芯片U3和保护开关Q实现电池充电保护、放电保护、短路保护。当电池电压在2.5V到4.25V之间时，U2的的两个控制管脚(即图示中第1管脚、第3管脚输出高电平)分别加到Q的两个电子开关的控制端(即图示中第6管脚和第4管脚)，Q内的二个电子开关导通，B-接地，电池有电压输出，可对负载放电。当电池通过外接负载放电时，电池电压慢慢降低，同时U3内部将通过R31电阻实时监控电池电压，当电池电压降低到2.4V时，U3的第1管脚、第3管脚输出低电平分别加到Q的第6管脚第4管脚，Q内的二个电子开关关闭，电池无电压输出，实现对电池的过放电保护功能。并维持无电压输出状态。直到给电池充电才解除此状态。当充电时电池电压慢慢升高，当U3检测到电池电压到4.25V时，U3的第1管脚，第3管脚输出低电平分别加到Q的第6管脚第4管脚，Q内的二个电子开关关闭，停止对电池充电，实现对电池的过充电保护功能，当负载短路时，放电电流瞬间增大到3.2A时，此时Q内电子开关同时关闭，此时无电压输出，实现短路保护功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。