专利名称：一种手动充电式安全电源装置的制作方法
专利说明 本实用新型涉及一种电源供电器，特别涉及一种手动充电式安全电源装置，可应用于各种类型的、使用充电电池或外接直流电的袖珍电器或一般电器。目前，袖珍电器越来越受到人们的喜爱，比如袖珍收音机(无线电接收装置)、MP3播放器、掌上电脑、PS、照明设备、膝上电脑、游戏机、蜂窝电话、玩具、液晶显示电视(LCD TV)，等等。这些袖珍电器大多都使用充电电池供电，同时也可以用直流电源(或使用袖珍变压器将市电转换为直流电)为其供电。使用起来非常方便。厂商为了提高电池的持续使用时间以增加携带者的方便，不断研究各种储存电量大、持续使用时间长的充电电池，从镍氢电池到现今的锂电池，然而，不论电池的储存电量有多大，其可持续使用的时间仍然有其限度，这样我们就会发现常常因为电池突然没电而影响了人们的使用。在用电不方便的地方，例如在火车上、偏远地区、山区、海上等无市电的地方，如果电池恰好没电，又找不到地方买普通电池，就会让使用者陷入无电可用的窘境。在小的方面就会影响人们的兴致，大的方面就会给工作、生活带来不便，甚至带来意想不到的严重后果。本实用新型的目的是提供一种手动充电式安全电源装置，可满足人们用人工方式对一般或应急充电、供电的要求，还可以作为充电电池充电器使用。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种手动充电式安全电源装置，包括手动发电机电路和输出接口，还包括安全控制电路；所述安全控制电路的输入端与手动发电机电路的输出端电连接，其输出端与输出接口相连。
还包括直流电源接口和第一反倒灌二极管，所述第一反倒灌二极管的阳极与直流电源接口的输出端相连，其阴极与安全控制电路的输入端相连。
还包括充电电池，与所述安全控制电路的输出端相连。
还包括第十反倒灌二极管和电压限位器；第十反倒灌二极管的阳极与手动发电机电路的输出端相连，其阴极与电压限位器的一端相连；所述电压限位器的另一端与所述安全控制电路的输入端相连。
所述安全控制电路包括第一基准源电路、第二基准源电路、第一比较器、第二比较器、第一开关管、第二开关管、第七电阻、第十电阻、第十一电阻和第十一反倒灌二极管；所述第一基准源电路和第二基准源电路的输入端作为安全控制电路的输入端与手动发电机电路的输出端相连；第一比较器的正向输入端与第一基准源电路的输出端电连接，其反向输入端与输出接口的输入端相连，其输出端与第二比较器的反向输入端电连接；第二比较器的正向输入端与第二基准源电路的输出端相连，其输出端与第二开关管的基极电连接；第二开关管的集电极与第一开关管的基极电连接，其发射极接地；第一开关管的集电极与所述手动发电机电路的输出端相连，其发射极与第十一反倒灌二极管的阳极电连接；所述第七电阻连接于第一开关管的集电极与基极之间；第十电阻连接于第一比较器的正向输入端与其输出端之间；第十一电阻连接于第一比较器的正向输入端与第一基准源电路的输出端之间；第十一反倒灌二极管的阴极与输出接口的输入端相连。
还包括充电中指示电路，是由第九发光二极管和第二电阻组成的串联支路，其一端与所述第一比较器的输出端相连，另一端接地。
还包括已充满指示电路，是由第二发光二极管和第九电阻组成的串联支路，其一端与所述第二比较器的输出端相连，另一端接地。
还包括第四电阻、第八电阻、第十二电阻和第十四电阻；第四电阻连接于第一开关管的基极与第二开关管的集电极之间；第八电阻连接于第二开关管的基极与第二比较器的输出端之间；第十二电阻连接于第一比较器的输出端与第二比较器的反向输入端之间；第十四电阻连接于第一开关管的发射极与第十一反倒灌二极管的阳极之间。
所述第一基准源电路包括第一电阻、第三电阻、第十五电阻和电压调整器；第三电阻、第一电阻和第十五电阻的顺次串联支路的一端作为第一基准源电路的输入端与手动发电机电路的输出端相连，另一端接地；第三电阻和第一电阻的连接点作为第一基准源电路的输出端与第一比较器的正向输入端相连，同时与电压调整器的负极相连；电压调整器的正极接地，其参考电压端与第一电阻和第十五电阻的连接点相连。
所述第二基准源电路是由第十三电阻和第十六电阻组成的串联支路，其一端作为第二基准源电路的输入端与手动发电机电路的输出端相连，另一端接地；第十三电阻和第十六电阻的连接点作为第二基准源电路的输出端与第二比较器的正向输入端相连。
所述手动发电机电路包括主动轮、马达和整流电路；所述主动轮和马达通过传动装置连接；马达的输出端和整流电路电连接。
还包括一驱动装置，由一缠绕在主动轮上的软线和一与其相连的手动拉环组成。
所述驱动装置为一与主动轮相啮合的齿轮或手柄。
所述马达的数目至少为两个，通过传动装置分别与所述主动轮相连。
所述马达为交流马达或直流马达。
所述充电电池为固定设计的充电电池或者为可更换的充电电池。
本实用新型的有益效果是①在使用市电或直流电不方便的地方，可以使用本实用新型手动给充电电池充电，或直接为袖珍电器提供稳定的工作电流，极大地方便了用户的使用。②可以作为一般充电电池充电器使用，为使用电池的各种袖珍电器的使用带来方便。③当作为一般充电电池充电器使用时，当充电电池被充满后，系统可以自动切断供电电路，非常的安全。④生产成本低，工艺简单。⑤可以作为单独供电源，为各种电器供电，当需要为高电压设备供电时，调节本装置的大小就可以满足要求。
图1是本实用新型装置的电路结构原理图。
图2是本实用新型第一个实施例的电路结构原理图。
图3是本实用新型中安全控制电路的电路结构原理图。
图4是本实用新型第一个实施例中主动轮和马达的结构关系图。
图5是本实用新型第二个实施例中主动轮、马达和驱动装置的结构图。
图6是本实用新型第三个实施例中主动轮、马达和驱动装置的结构图。
图7是本实用新型第四个实施例的电路结构原理图。下面根据附图和具体实施例对本实用新型作进一步地阐述。
如图1所示，一种手动充电式安全电源装置包括手动发电机电路1、输出接口2和安全控制电路3。安全控制电路3的输入端与手动发电机电路1的输出端电连接，其输出端与输出接口2相连。输出接口2可以是可直接和移动电话、MP3等袖珍电器相连的标准的接口，也可以仅仅是导线。
当需要用电时，直接用手驱动手动发电机，手动发电机将带动内部的线圈绕永磁体旋转，产生电流。所述电流经过整流，并通过安全控制电路3后可为用电器提供安全稳定的工作电流。
实施例一如图2所示，一种手动充电式安全电源装置主要包括手动发电机电路1、输出接口2、安全控制电路3、直流电源接口4和充电电池E。
第一反倒灌二极管D1的阳极与直流电源接口4的输出端相连，其阴极与安全控制电路3的输入端相连。第十反倒灌二极管D10的阳极与手动发电机电路1的输出端相连，其阴极与电压限位器5的一端相连。电压限位器5的另一端与所述安全控制电路3的输入端相连。安全控制电路3的输出端与输出接口2和充电电池E相连。
其中，第一反倒灌二极管D1和第十反倒灌二极管D10起隔离作用，防止手动发电与外接直流输入相互倒灌。二极管D3到D8组成的电路为手动发电机的整流电路。直流电源接口4可以是标准插座或插孔，也可以仅仅是导线，只要方便地使外接直流电源接入。充电电池E可以是固定设计的充电电池，也可以是可更换的充电电池。
如图3所示，安全控制电路3主要包括第一基准源电路31、第二基准源电路32、第一比较器U1、第二比较器U2、第一开关管Q1、第二开关管Q2、充电中指示电路33和已充满指示电路34。
第一基准源电路31和第二基准源电路32的输入端作为安全控制电路3的输入端与手动发电机电路1的输出端相连。第一比较器U1的正向输入端与第一基准源电路31的输出端电连接，其反向输入端与输出接口2的输入端相连，其输出端与第二比较器U2的反向输入端电连接。第二比较器U2的正向输入端与第二基准源电路32的输出端相连，其输出端与第二开关管Q2的基极电连接。第二开关管Q2的集电极与第一开关管Q1的基极电连接，其发射极接地。第一开关管Q1的集电极与所述手动发电机电路1的输出端相连，其发射极与第十一反倒灌二极管D11的阳极电连接。充电中指示电路33是由第九发光二极管D9和第二电阻R2组成的串联支路，其一端与所述第一比较器U1的输出端相连，另一端接地。已充满指示电路34是由第二发光二极管D2和第九电阻R9组成的串联支路，其一端与所述第二比较器U2的输出端相连，另一端接地。
第一基准源电路31包括第一电阻R1、第三电阻R3、第十五电阻R15和电压调整器U3。第三电阻R3、第一电阻R1和第十五电阻R15的顺次串联支路的一端作为第一基准源电路31的输入端与手动发电机电路1的输出端相连，另一端接地；第三电阻R3和第一电阻R1的连接点作为第一基准源电路31的输出端与第一比较器U1的正向输入端相连，同时与电压调整器U3的负极相连；电压调整器U3的正极接地，其参考电压端与第一电阻R1和第十五电阻R15的连接点相连。
第二基准源电路32是由第十三电阻R13和第十六电阻R16组成的串联支路，其一端作为第二基准源电路32的输入端与手动发电机电路1的输出端相连，另一端接地；第十三电阻R13和第十六电阻R16的连接点作为第二基准源电路32的输出端与第二比较器U2的正向输入端相连。
第四电阻R4连接于第一开关管Q1的基极与第二开关管Q2的集电极之间。第七电阻R7连接于第一开关管Q1的集电极与基极之间。第八电阻R8连接于第二开关管Q2的基极与第二比较器U2的输出端之间。第十电阻R10连接于第一比较器U1的正向输入端与其输出端之间。第十一电阻R11连接于第一比较器U1的正向输入端与第一基准源电路31的输出端之间。第十二电阻R12连接于第一比较器U1的输出端与第二比较器U2的反向输入端之间。第十四电阻R14连接于第一开关管Q1的发射极与第十一反倒灌二极管D11的阳极之间。第十一反倒灌二极管D11的阴极与输出接口2的输入端相连。
其中，第一基准源电路31可为第一比较器U1提供一基准电压。电压调整器U3是给第一比较器U1提供基准电压的稳压1C TL431，它能通过改变其参考电压端的电阻而达到所需的任意稳压值的目的，且稳压精度极高。第二基准源电路32可为第二比较器U2提供一基准电压。第一开关管Q1和第二开关管Q2是充电调整及控制管。本实施例中选用IGBT作为开关管。第四电阻R4是充电限流电阻。第十一反倒灌二极管D11是防止充电电池充满后倒灌。
如图4所示，手动发电机电路1包括主动轮11、马达12和整流电路13。主动轮11和马达12通过传动装置连接，马达12的输出端和整流电路13电连接。当需要手动发电时，只需要将主动轮11在手、桌面或其它物体的表面反复滚动就可以进行发电，发出的电流经电压限位器5后可提供一稳定的电压。其中，马达12可以是交流马达，也可以是直流马达。
如果不加充电电池E，本电路可直接为用电器提供稳定的工作电流。
当作为充电电池充电器使用时，本电路的工作原理是通过手动发电机电路1发出的，或由外接直流电提供的电压经第七电阻R7、第一开关管Q1、第十四电阻R14和第十一反倒灌二极管D11给充电电池E充电，并提供一个比较电压给第二比较器U2，同时第九发光二极管D9(LED)点亮，表明正在充电中。此时充电电流约为180mA。当充电电池E充满后，第一比较器U1翻转，第九发光二极管D9灭，第二发光二极管D2(LED)点亮(表明充电电池E已充满)，第二开关管Q2导通。此时经过第四电阻R4分流后，充电器转为涓流充电，输出电流低于50mA。此电路根据镍氢电池特性设计，涓流充电是防止充电电池E充不满，且连续充30天都不会对电池有影响。
实施例二本实施例中除手动发电机电路1部分外，其它的电路结构与实施例一中完全相同。
如图5所示，手动发电机电路1包括主动轮11、马达12、整流电路13和驱动装置14。所述主动轮11和马达12通过传动装置连接，马达12的输出端和整流电路13电连接。驱动装置14由一缠绕在主动轮11上的软线和一与其相连的手动拉环组成。当需要手动发电时，只需要反复拉动所述手动拉环即可。
实施例三本实施例中除手动发电机电路1部分外，其它的电路结构与实施例一中完全相同。
如图6所示，手动发电机电路1包括主动轮11、马达12、整流电路13和驱动装置14。所述主动轮11和马达12通过传动装置连接，马达12的输出端和整流电路13电连接。驱动装置14为一与主动轮11相啮合的齿轮。当需要手动发电时，只需要将齿轮在手、桌面或其它物体的表面反复滚动即可。
实施例四本实施例中除手动发电机电路1部分外，其它的电路结构与实施例一中完全相同。
如图7所示，手动发电机电路1包括主动轮11、两个马达12、整流电路13和驱动装置14。所述主动轮11和两个马达12分别通过传动装置连接，马达12的输出端和整流电路13电连接。驱动装置14为一与主动轮11相啮合的齿轮。当需要手动发电时，只需要将齿轮在手、桌面或其它物体的表面反复滚动即可。
本装置可以使用蓄电池或外接直流电为各种类型的袖珍电器提供稳定的工作电流。可以使用外接直流电或手动发电机为蓄电池充电。为了防止蓄电池被过量充电，当蓄电池被充满后，系统可以自动切断供电电路。本装置可以被安装固定在袖珍收音机(无线电接收装置)、MP3播放器、掌上电脑、PS、照明设备、膝上电脑、游戏机、蜂窝电话、玩具、液晶显示电视，以及其它各种类型的袖珍电器。本装置还可以作为单独供电源，为各种电器供电。
当需要为高电压设备供电时，调节本装置的大小就可以满足要求。可将手动发电机电路1做大，再调整电路中各元件的参数即可。因此本实用新型也可应用在高电压设备领域。
权利要求1.一种手动充电式安全电源装置，包括手动发电机电路(1)和输出接口(2)，其特征在于还包括安全控制电路(3)；所述安全控制电路(3)的输入端与手动发电机电路(1)的输出端电连接，其输出端与输出接口(2)相连。
2.根据权利要求1所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于还包括直流电源接口(4)和第一反倒灌二极管(D1)，所述第一反倒灌二极管(D1)的阳极与直流电源接口(4)的输出端相连，其阴极与安全控制电路(3)的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于还包括蓄电池(E)，与所述安全控制电路(3)的输出端相连。
4.根据权利要求1所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于还包括第十反倒灌二极管(D10)和电压限位器(5)；第十反倒灌二极管(D10)的阳极与手动发电机电路(1)的输出端相连，其阴极与电压限位器(5)的一端相连；所述电压限位器(5)的另一端与所述安全控制电路(3)的输入端相连。
5.根据权利要求1所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于所述安全控制电路(3)包括第一基准源电路(31)、第二基准源电路(32)、第一比较器(U1)、第二比较器(U2)、第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、第七电阻(R7)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)和第十一反倒灌二极管(D11)；所述第一基准源电路(31)和第二基准源电路(32)的输入端作为安全控制电路(3)的输入端与手动发电机电路(1)的输出端相连；第一比较器(U1)的正向输入端与第一基准源电路(31)的输出端电连接，其反向输入端与输出接口(2)的输入端相连，其输出端与第二比较器(U2)的反向输入端电连接；第二比较器(U2)的正向输入端与第二基准源电路(32)的输出端相连，其输出端与第二开关管(Q2)的基极电连接；第二开关管(Q2)的集电极与第一开关管(Q1)的基极电连接，其发射极接地；第一开关管(Q1)的集电极与所述手动发电机电路(1)的输出端相连，其发射极与第十一反倒灌二极管(D11)的阳极电连接；所述第七电阻(R7)连接于第一开关管(Q1)的集电极与基极之间；第十电阻(R10)连接于第一比较器(U1)的正向输入端与其输出端之间；第十一电阻(R11)连接于第一比较器(U1)的正向输入端与第一基准源电路(31)的输出端之间；第十一反倒灌二极管(D11)的阴极与输出接口(2)的输入端相连。
6.根据权利要求5所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于还包括充电中指示电路(33)，是由第九发光二极管(D9)和第二电阻(R2)组成的串联支路，其一端与所述第一比较器(U1)的输出端相连，另一端接地。
7.根据权利要求5所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于还包括已充满指示电路(34)，是由第二发光二极管(D2)和第九电阻(R9)组成的串联支路，其一端与所述第二比较器(U2)的输出端相连，另一端接地。
8.根据权利要求5所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于还包括第四电阻(R4)、第八电阻(R8)、第十二电阻(R12)和第十四电阻(R14)；第四电阻(R4)连接于第一开关管(Q1)的基极与第二开关管(Q2)的集电极之间；第八电阻(R8)连接于第二开关管(Q2)的基极与第二比较器(U2)的输出端之间；第十二电阻(R12)连接于第一比较器(U1)的输出端与第二比较器(U2)的反向输入端之间；第十四电阻(R14)连接于第一开关管(Q1)的发射极与第十一反倒灌二极管(D11)的阳极之间。
9.根据权利要求5所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于所述第一基准源电路(31)包括第一电阻(R1)、第三电阻(R3)、第十五电阻(R15)和电压调整器(U3)；第三电阻(R3)、第一电阻(R1)和第十五电阻(R15)的顺次串联支路的一端作为第一基准源电路(31)的输入端与手动发电机电路(1)的输出端相连，另一端接地；第三电阻(R3)和第一电阻(R1)的连接点作为第一基准源电路(31)的输出端与第一比较器(U1)的正向输入端相连，同时与电压调整器(U3)的负极相连；电压调整器(U3)的正极接地，其参考电压端与第一电阻(R1)和第十五电阻(R15)的连接点相连。
10.根据权利要求5所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于所述第二基准源电路(32)是由第十三电阻(R13)和第十六电阻(R16)组成的串联支路，其一端作为第二基准源电路(32)的输入端与手动发电机电路(1)的输出端相连，另一端接地；第十三电阻(R13)和第十六电阻(R16)的连接点作为第二基准源电路(32)的输出端与第二比较器(U2)的正向输入端相连。
11.根据权利要求1所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于所述手动发电机电路(1)包括主动轮(11)、马达(12)和整流电路(13)；所述主动轮(11)和马达(12)通过传动装置连接；马达(12)的输出端和整流电路(13)电连接。
12.根据权利要求11所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于还包括一驱动装置(14)，由一缠绕在主动轮(11)上的软线和一与其相连的手动拉环组成。
13.根据权利要求12所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于所述驱动装置(14)为一与主动轮(11)相啮合的齿轮或手柄。
14.根据权利要求11所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于所述马达(12)的数目至少为两个，通过传动装置分别与所述主动轮(11)相连。
15.根据权利要求11所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于所述马达(12)为交流马达或直流马达。
16.根据权利要求11所述的手动充电式安全电源装置，其特征在于所述充电电池(E)为固定设计的充电电池或者为可更换的充电电池。
专利摘要本实用新型涉及一种电源供电器，特别涉及一种手动充电式安全电源装置，可应用于各种类型的、使用充电电池或外接直流电的袖珍电器或一般电器。包括手动发电机电路和输出接口，还包括安全控制电路；所述安全控制电路的输入端与手动发电机电路的输出端电连接，其输出端与输出接口相连。本实用新型的有益效果是在使用市电或直流电不方便的地方，可以使用本实用新型手动给袖珍电器提供稳定的工作电流，极大地方便了用户的使用；生产成本低，工艺简单；可以作为单独供电源，为各种电器供电，当需要为高电压设备供电时，调节本装置的大小就可以满足要求。
文档编号H02J7/00GK2786853SQ20052005518
公开日2006年6月7日 申请日期2005年3月3日 优先权日2005年3月3日
发明者彭永安 申请人:彭永安