专利名称：一种多功能充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能充电器，属于电力电子应用技术领域。
技术背景
随着时代的飞速发展，各式各样的数码产品已成为人们生活的必霱品，在 享受新科技给我们带来的快乐和便捷时，这些产品的充电问题也越来越困扰着 人们。当前，市售的充电器充电方式和功能单一，难以满足现代人生活效率高， 节奏快，对随身电子物品要求结构紧凑，功能多样的特点。在这种背彔下，多 功能USB充电器便应运而生了。它主要具有三种输入方式，即公频220V交流 电输入，笔记本电脑USB 口输入和车载12V输入，并同时为手机、mp3、数码 相机等电子产品充电，同时还保留了为镍氢AA型电池充电的接口，极大地方 便了人们的生活。因此，我们完全可以预期该产品具有的广泛的商业价值。 发明内容
本实用新型的目的在于提供一种多功能充电器，能够在多种情况下为多种 必备电子产品及电池进行充电以克服已有充电器的充电模式单一，充电产品范 畴局限的不足。具有便携机随时随地充电的优点。
实现上述目的的技术方案是将手机充电模块与具有USB接口的数码产品
充电模块和5号(镍镉/镍氢)充电电池模块相集成。并将三个模块由输入/输出
接口有机地连为一体。
一种多功能充电器，有USB5V直流输入电路、车载12V直流输入电路、公频 220V交流电输入电路；三种电路均连入充电器内主板上，通过电压的分压作用 并联输出到电流输出端。
USB5V直流输入电路的结构为由一根USB延长线，其宽口端插入电脑中， 另一端保留+5V电压线和接地线，接入主板MT3680引脚。
车载12V直流输入电路的结构为由一根车载电源线，其圆口端接入汽车点 烟器中，另一端保留+12V电压线和接地线，接入主板MAX712芯片引脚。
公频220V交流电输入电路的结构为由一根双座插头，其可插入公频220V
电源中，连线另一端接入主板PWM整流电路中。
具体的说，其创新点在于提供了 220V交流电源供电，还有12V车载电源 供电和5VUSB接口供电方式。将各种输入电压相互之间进行有必要的转换，以 适应各种充电模块输入电压的需要，从而将多种输入功能有机的统一起来。同 时，将各种充电功能模块进行集成，实现多种输出功能，为手机，mp3，电池等 随身必备物品进行充电。它提供3种输入方式，即普通220V交流电源输入，车 载12V输入和电脑USB接口 5V输入。并可同时为各种型号的手机，数码相机、 数码摄像机等具有USB接口的数码产品，还可为4节5号电池充电，本实用新 型具有体积小、集成度高，并可在多种不同环境下为时下多种必备电子产品充 电的特点。
图1为AAT3680的锂离子电池充电特性曲线；
图2为AAT3680的外围典型应用图3为USB端口规格图4为MAX712外围典型应用电路图5为输入、输出模块示意图6为电压型三相桥式PWM整流电路；
图7为PWM输出波形。
具体实施方式
由以上所给出的附图，可以明白了解本实用新型的内部电路结构，以下结 合附图，通过具体实施方式
的描述，将会对本实用新型的目的及其实现目的的 技术方案更加明了。
有可更换手机接口、窄口USB线接口、 5号充电电池盒，
可更换手机接口的结构为由接口底座连接至手机主板MT3680输出端，底 座上插有不同类型的可更换手机电源接口 ，
窄口USB线接口的结构为由窄口端插入充电设备内，其另一端使用+5V电源 线和地线，接入充电器MT3680与MAX712芯片输出端，
5号充电电池盒的结构为由电池盒引线连入PWM整流电路输出端。 一、输出
1.手机充电模块，请参阅附图l， 2。手机充电模块采用美国研诺逻辑科技 有限公司生产的AAT3680锂离子电池线性充电管理芯片，使用AAT3680设计的 充电器外围电路十分简单，非常适合于便携式电子产品的紧凑设计需要。对于 设计手机，PDA,数码相机，手持仪器等的锂离子电池充电器，可满足对锂离 子电池充电管理的需要。如图1所示为该电路的锂离子电池充电特性，输入电 压4.5V 15V，输出电压4.1￥或4.2￥，当充电开始时，如锂离子电池电压过低，
则先釆用涓流充电方式对锂离子电池进行预充电。当锂离子电池具有一定电流、 电压时，即进入恒流充电模式，锂离子电池的电压逐渐升高。当锂离子电池的 电压升高到4.0V (VCH=4.1V)或4.1V (VCH=4.2V)时，转入恒压充电模式，充
电电流逐渐减小，当电压电流都已达到设定目标值时，充电过程结束。采用附 图2所示电路，可实现锂离子电池充电时对其温度和充电状态的全称监控。当
锂离子电池发生过流，短路和超温时，将自动关闭，从而保护电器和锂离子电 池。同时带有锂离子电池温度监测功能，利用锂离子电池的温度传感器，连续 检测锂离子电池温度，当温度超出设定范围时，自动关闭对锂离子电池的充电 或自动切换到涓流充电模式。另外，该电路还具有自动重新充电，涓流充电， 二倍涓流充电，恒流充电，恒压充电，欠电压自动停止，低功耗休眠等多种功 能。
2. mp3，数码相机等具有USB插口的数码产品的充电模块，请参阅附图3。 因各数码设备充电锂离子电池的所需要供电电压不同，在装配产品时可对额定 电压进行选择性安装，其好处是避免了通用充电器对于锂离子电池由于电压不 均衡而造成的伤害。为配合各种锂离子电池和不同数量的锂离子电池，AAT3680 可以将充电电压VcH预置为4.1V、 4.2V、 8.2V或8.4V。
3. 5号(镍镉/镍氢)电池充电模块。请参阅附图5。 MAX712是Maxim公 司生产的快速充电管理芯片，适合镍镉或镍氢电池的充电需要，可实现对充电 电池数量和最大充电时间的控制。此外，该集成电路还具有充电过程自动化， 充电时间短，效率高，使用灵活方便等优点。附图5中，该电路对三节AA型 1Ah镍氢电池充电，选择快速充电时间，TFAS1=90min。电源输入电压有3V， 4.5V， 6V， 9V， 12V， 15V和18V等规格。在附图5种选择电源电压Udc=9V，输入 电流为800mA。 C,为输入端滤波电容，R,是限流电阻，内部并联稳压器的电压 为5V，用Rl将V+端的最小电源电流限定为5mA，当C2两端电压UC2-V+=+5V 时，开始快速充电。
二、输入
1. 220V交流输入。对于手机充电模块，可以直接作为输入电源；对于其
他锂离子电池充电模块，根据AAO680的VcH设置值的不同，将220V交流转 化为不同的直流电压，对设备进行充电；对于镍镉/镍氢电池，根据充电电池数 量和最大充电时间的不同选择，将220V交流转化为不同的电压对电池进行充 电。
2. 12V车载电源输入。对于手机充电模块和锂离子电池充电模块，由于 AAT3680的输入范围为4.5V 15V，可以直接对设备进行充电；对于镍镉/镍氢 电池充电模块，选择电路的输入电压为12V时，适当调节限流电阻R,的值，可 以直接作为输入电源。
3. USB5V电源输入。对手机及其他锂离子模块可直接作为输入电源；对于 镍镉/镍氢电池充电模块，选择电路的输入电压为4.5V时，适当调节限流电阻 R,的值，USB5V电源可以直接作为输入电源。
4. 当以上三种输入方式的设备均不具备时，仍可将充满电的电池放入充电 电池盒中，利用外接USB延长线反过来为手机和mp3进行应急充电。参见附图。
一种多功能充电器，具有多种外设输出功能和多种电压输入功能，可以给 几种不同种类的电子产品的电池充电。这些电池种类包括(1)给常规的1.5V 可充电的五号电池充电；(2)给具有锂电池的mp3或mp4充电；(3)给有锂电 池的数码相、数码摄像机充电；(4)给具有锂电池的4.2￥手机电池充电。多种 电压输入功能，可以实现以下几种电压的输入(1)先在一般电脑的USB口都 可提供5V的电压，可以用电脑的USB接口作为电压原来输入电压；(2)现在 的汽车上都可提供12V的电压输出，可以用来作为电压源；(3)家用电压220V 最常规的输入电压源，亦可作为本产品的输入电压源。电压输入方式，作为输 入电压源的电压是常用易得的5V， 12V， 220V，随着电脑用户的日益增多，汽
车的更多拥有，以及家用电压的普遍使用，本产品是非常适用的。具有多项电 压输入功能和多项电压输出功能，而是对于不同电子产品的所用电池。
图5，充电器集成USB传输线(G)插入电脑或独立USB输入口，由USB接口(A) VBUS引脚与GND引脚输出5V直流电，电流经过芯片MT3680，输出至所需充电设 备。
充电器集成车载电源连接线(B)，插入车内点烟器中，可为充电器提供12V 直流电，直流电经过芯片MAX712，输出至所需充电设备。
充电器集成电源插头(1)，插入普通220V插座中，通过PWM电路，进行整流、 滤波、降压到充电器中芯片所需输入电压(C)，通过为充电器提供了又一种输 入模式。
手机充电模块(D)，通aAAT3680芯片，进行手机充电，并且充电器手机充 电模块(D)含有多个不同类型的手机接口，针对不同型号的手机，接口样式不 同。
锂电充电模块(E)，针对对象的要求等级不同，通过选择MT3680芯片或 MAX712芯片，对支持USB充电功能的数码产品进行充电。此模块包括一根标准的 USB连接线，连接到设备的USB输入端。
镍氢电池充电模块(F)，通过集成MAX712芯片，对5号镍氢电池充电，且可 编程设定待充电镍氢电池的数量(1 16节)。此模块通过导线连接一只电池盒。
输入端输入5V直流电源，电流连接至芯片MT3680，典型应用电路如图2，
检测电阻Rs,时再充电状态下利用充电电流经过时产生的压将来监控充电电流 的，由此获得充电电流反馈。通过测量TS与VSS引脚间的电压实现对锂离子电 池温度的连续监测，把锂离子电池内的热敏电阻作为温度传感器，输出信号经 RT1和RT2分压后输入MT3680的温度检测比较器中，与内部的门限电压相比较， 以决定是否允许充电，充电特性曲线如图l。充电允许后，电流经过BAT端流
手机充电接口，输入到手机主板上，可以开始给手机充电。充电后，充电器实
现充电状态输出，经由MT3680 STAT功能提供一个锂离子电池充电状态输出， 它是一个开放的串行数据输出，可以输出显示5种锂离子电池的不同状态功能。 将STAT段通过一只LED和VP段连接，AAT3680每次输出一组有4个周期长的信 息，可以表达锂离子电池充电的某一状态。待充电完毕后，LED指示灯指示充电 完毕。
输入端输入12V直流电源，电流连接至芯片MAX712，典型应用电路如图4， 改变输入电阻(Rl=(UD。,in-5)/(5X10—3))，设定电源输入电压为12V，输入电流 为800mA。 Q为输入端滤波电容，&是限流电阻，内部并联稳压器的电压为5V， 用Rl将V+端的最小电源电流限定为5mA， Uoc经R，对C2充电，当C2两端电 压Uc2=V+=+5V时，开始对电池进行快速充电。
所示的电压型三相调制PWM整流电路(图6)，可以实现交流电流到直流电流 的转换，且输出直流电压大小任意可调，对电路进行正弦波PWM控制，在桥的交 流输入端A、 B、 C可得正弦PWM脉冲波电压，对各项电压进行控制，如图7所示， 输出电压Uf(U/T)XUi。由此可见，通过PWM电路，通过改变ton值得大小，可以 将公频220V电压转变为充电器中芯片所需的5V和12V输入电压，从而为充电器充
电进行供电。
权利要求1. 一种多功能充电器，其特征是有USB5V直流输入电路、车载12V直流输 入电路、公频220V交流电输入电路；USB5V直流输入电路的结构为由一根USB 延长线，其宽口端插入电脑中，另一端保留+5V电压线和接地线，接入主板 MT3680引脚；车载12V直流输入电路的结构为由一根车载电源线，其圆口端接入汽车点 烟器中，另一端保留+12V电压线和接地线，接入主板MAX712芯片引脚；公频220V交流电输入电路的结构为由一根双座插头，其可插入公频220V 电源中，连线另一端接入主板PWM整流电路中。
2. 根据权利l所述的一种多功能充电器，其特征是有可更换手机接口、 窄口USB线接口、 5号充电电池盒，可更换手机接口的结构为由接口底座连接至手机主板MT3680输出端，底 座上插有不同类型的可更换手机电源接口 ，窄口USB线接口的结构为由窄口端插入充电设备内，其另一端使用+5V电源 线和地线，接入充电器MT3680与MAX712芯片输出端，5号充电电池盒的结构为由电池盒引线连入P騮整流电路输出端。
专利摘要本实用新型所公开的是一种新型多功能充电器，属于电力电子技术的最新应用，它提供3种输入方式，即普通220V交流电源输入，车载12V输入和电脑USB接口5V输入。并可同时为各种型号的手机，数码相机、数码摄像机等具有USB接口的数码产品，还可为4节5号电池充电，本实用新型具有体积小、集成度高，并可在多种不同环境下为时下多种必备电子产品充电的特点。
文档编号H02J7/00GK201038802SQ200720149389
公开日2008年3月19日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者荐 吴, 涛 沈, 鹏 赵 申请人:北京交通大学