具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源，用于移动设备，包括锂电池保护模块（2）、MCU控制模块（4）、锂电池组（5）和智能识别控制模块（6），依序降压模块（1）、锂电池保护模块（2）、升压模块（3）和智能识别控制模块（6）顺次电连接，降压模块（1）与电源相连，锂电池保护模块（2）与锂电池组（5）相连，MCU控制模块（4）分别控制降压模块（1）、锂电池保护模块（2）和升压模块（3），智能识别控制模块（6）与移动设备相连。本实用新型体积小、容量高和使用方便的移动电源，提供限流、过温、过压、欠压、过流和短路保护等多重保护功能；自动识别不同型号的移动数码设备，并提供与原装充电器相同的充电效果。
【专利说明】具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种移动电源，尤其是一种具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源。
【背景技术】
[0002]随着全球经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，随身携带式的电子产品也越来越多，如IPAD、IPHONE、记本电脑、平板电脑、其他移动电话、数码相机、摄像机、便携式DVD、PDA、MP3、MP4、GPS、医疗保健设备等。然而，随着使用的频繁，动辄数小时的充电时间，对这些移动数码设备的便携性产生了极大的制约。由此，市场对于移动电源的需求越来越大。
[0003]移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，其可以给手机等数码设备随时随地充电或待机供电。一般由锂电芯或者干电池作为储电单元。区别于产品内部配置的电池，也叫外挂电池。一般配备多种电源转接头，通常具有大容量、多用途、体积小、寿命长和安全可靠等特点，是一种可以随时随地为手机、MP3、MP4、手机、PDA、掌上电脑、掌上游戏机等多种数码产品供电或待机充电的功能产品。对于移动电源，最重要的两点要求就是安全性和泛用性。
[0004]通常，移动电源内部具有电池保护电路以及输入、输出端的降压、升压电路，来对其内的电池的充放电进行保护。其中，电池保护电路的功能普遍为过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护和过温保护中的I种或2种，并不足以保证移动电源的安全性。
[0005]目前，市面上的移动数码产品种类繁多，原装充电器的型号也不统一，导致一种原装的充电器不能兼容市场上大部分手持设备充电，如目前市场上的智能手机的充电设备都需要识别D+ D-的信号，如果没有检测到这个型号，智能设备会出现不识别不充电的现象。即使可以充电，如果移动电源的充电电流与原装充电器的充电电流存在较大差异，也会造成手机电池的额外损耗，缩短手机电池的使用寿命。
[0006]中国专利号201220452919.0，名称为一种温控限流的安全移动电源，包括电池模块、作为输入端的充电电路、与电池模块连接的电池保护电路以及对输出电压进行升压控制的升压电路，升压电路与电池模块连接，还包括主控电路、温控器以及对外置负载设备进行限流输出的限流电路，限流电路与升压电路和外置负载设备连接，主控电路分别与充电电路和升压电路连接，主控电路通过所述温控器与电池模块连接。本安全移动电源在升压电路和外置负载设备之间设有限流电路，输出功率过高时，移动电源将自动断开工作，很好地保护其内部线路结构；主控电路与电池模块之间设有温控器，可随时监控电池模块发热温度，当产品线路发生意外的紧急情况而导致电池短路温度过高时，产品将自动切断供电倉tfi。
[0007]中国专利号:201320242118.6 一种便携式移动电源，包括移动电源外壳；设置于移动电源外壳内的充电电池和电路板，该电路板包括充电控制电路、电芯保护电路、MCU控制电路和DC-DC升压电路，该充电控制电路设有可与外部电源连接的电源输入端，该充电控制电路的输出端与该电芯保护电路的输入端电连接，该充电电池与该电芯保护电路电连接，该电芯保护电路与该DC-DC升压电路电连接，MCU控制电路分别与该DC-DC升压电路和该充电电池电连接。本实用新型可应用作于手机等移动产品的即时充电电源。
[0008]中国专利号:201320298535.2 一种移动电源装置，包括:输入接口模块，用于接收外部电源的充电；输入管理模块与输入接口模块相连，用于将接收到的外部电源电压进行整形滤波并进行降压处理；电池电芯模块与输入管理模块相连，用于接收经过降压处理后的外部电源电压以便于充电；输出管理模块与电池电芯模块相连，用于在电池电芯模块完成充电后，将充电电压进行升压处理，并将经过升压后的电压进行整形滤波处理以作为稳定输出的电压；输出接口模块与输出管理模块相连，用于接收经过输出管理模块处理后的稳定输出电压，以作为对外部终端设备进行充电的移动电源。本实用新型所提供的一种移动电源装置能实时并稳定的给予外部终端设备进行供电。
[0009]因此，需要提供一种兼具安全性和泛用性的移动电源，在具有多重保护的同时，可以自动识别不同型号的移动数码设备，并提供与原装充电器相同的充电效果。
【发明内容】
[0010]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源，兼具安全性和泛用性，在具有多重保护的同时，可以自动识别不同型号的移动数码设备，并提供与原装充电器相同的充电效果。
[0011]本实用新型解决上述技术问题所采取的技术方案是:一种具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源，用于移动设备，包括锂电池保护模块、MCU控制模块、锂电池组和智能识别控制模块，依序降压模块、锂电池保护模块、升压模块和智能识别控制模块顺次电连接，降压模块与电源相连，锂电池保护模块与锂电池组相连，MCU控制模块分别控制降压模块、锂电池保护模块和升压模块，智能识别控制模块经输出端与移动设备相连。
[0012]在上述方案的基础上，所述的MCU控制模块包括MCU控制芯片、MCU供电电路、电量指示灯、MCU充电检测电路和MCU放电检测电路，其中，MCU供电电路分别与锂电池保护模块、MCU控制芯片和电量指示灯电连接，MCU控制芯片分别与MCU供电电路、电量指示灯、MCU充电检测电路和MCU放电检测电路相连，MCU充电检测电路另一端与降压模块相连，MCU放电检测电路另一端与升压模块电连接。
[0013]在上述方案的基础上，所述的降压模块包括与外接电源连接的输入端口、降压控制芯片、限流电阻、NTC热敏电阻、过温检测pin脚、过温调节电阻、N型三极管和充电检测电路，其中，降压控制芯片分别与输入端口、限流电阻、NTC热敏电阻、过温检测pin脚、过温调节电阻和N型三极管相连，过温电阻与NTC热敏电阻串联，过温检测pin脚与NTC热敏电阻并联，过温检测pin脚另一端与MCU控制模块相连，限流电阻与过温调节电阻并联，限流电阻另一端接地，过温调节电阻连接N型三极管的集电极，N型三极管的基极与MCU控制模块相连，N型三极管的发射极接地，由MCU控制模块控制N型三极管的导通和关闭，充电检测电路一端连接在电源输入端口与降压控制芯片之间，另一端通过充满检测pin脚与MCU控制电路相连。
[0014]在上述方案的基础上，所述的锂电池保护电路包括保护控制芯片和双MOS管模块，其中，保护控制芯片与双MOS管模块相连，锂电池组分别与保护控制芯片和双MOS管模块相连。
[0015]在上述方案的基础上，所述的升压模块包括升压控制芯片、升压电阻、升压调节电阻和放电检测电路，其中，升压控制芯片分别与升压电阻和升压调节电阻，升压电阻与升压调节电阻并联，升压电阻另一端与输出电压的正端相连，升压调节电阻另一端接地；放电检测电路一端与输出电压的负端相连，另一端接地，放电检测电路中的电流检测电阻与放电回路并联。
[0016]在上述方案的基础上，所述的智能识别模块包括智能识别芯片和输出端口，智能识别芯片与输出端口相连。
[0017]本实用新型的优点在于:提供限流保护、过温保护、过压保护、欠压保护、过流保护和短路保护等多种保护功能；自动识别不同型号的移动数码设备，并提供与原装充电器相同的充电效果；带有线损补偿功能，保证输出电压的稳定；长时间不带负载自动关闭输出电压，节约能源；LED灯电量显示功能，使用方便；容量高、体积小、重量轻、易携带。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型电路模块图；
[0019]图2为本实用新型MCU控制模块电路图；
[0020]图3为本实用新型降压模块电路图；
[0021]图4为本实用新型锂电池保护模块电路图； [0022]图5为本实用新型升压模块电路图；
[0023]图6为本实用新型智能识别模块电路图；
[0024]附图中标号说明
[0025]I——降压模块；
[0026]USB——输入端口；Ul——降压控制芯片Ul;
[0027]R16——限流电阻；RTl——NTC热敏电阻；
[0028]TEMP——过温检测pin脚；R7——过温调节电阻R7 ；
[0029]Q8——N型三极管；11——充电检测电路；
[0030]CHG0VER-充满检测 pin 脚；
[0031]2——锂电池保护模块；
[0032]U20——保护控制芯片； U21——双MOS管模块；
[0033]3——升压模块；
[0034]U3——升压控制芯片；RlO——升压电阻R10;
[0035]R22——升压调节电阻； 31——放电检测电路31;
[0036]R24——电流检测电阻；
[0037]4-MCU控制模块；
[0038]U4-MCU控制芯片U4 ； 41-MCU供电电路；
[0039]42-电量指示灯；43-MCU充电检测电路；
[0040]44-MCU放电检测电路；
[0041]5——锂电池组；
[0042]6—智能识别电路；[0043]U6——智能识别芯片U6; CON——输出端口；
[0044]CONl——第一输出端口 ； C0N2——第二输出端口 ；
[0045]C0N3——第三输出端口； C0N4——第四输出端口。
【具体实施方式】
[0046]请参阅图1为本实用新型电路模块图；图2为本实用新型MCU控制模块电路图；图3为本实用新型降压模块电路图；图4为本实用新型锂电池保护模块电路图；图5为本实用新型升压模块电路图；图6为本实用新型智能识别模块电路图。
[0047]如图1所示，一种移动电源，包括降压模块1、锂电池保护模块2、升压模块3、MCU控制模块4、锂电池组5和智能识别控制模块6，其中，所述的降压模块1、锂电池保护模块
2、升压模块3和智能识别控制模块6顺次电连接，降压模块I与电源相连，锂电池保护模块2与锂电池组5相连，MCU控制模块4分别与降压模块1、锂电池保护模块2和升压模块3相连，智能识别控制模块6与移动设备相连。
[0048]如图2所示，所述的MCU控制模块4包括MCU控制芯片U4、MCU供电电路41、电量指示灯42、MCU充电检测电路43和MCU放电检测电路44，其中，MCU供电电路41分别与MCU控制芯片U4和LED灯电量指示灯42相连，MCU控制芯片U4分别与MCU供电电路41、电量指示灯42、MCU充电检测电路43和MCU放电检测电路44相连，MCU充电检测电路43另一端与降压模块I相连，MCU放电检测电路44另一端与升压模块3相连。
[0049]本实施例中，所述的MCU控制芯片U4采购自湾松翰，主要实现以下几个功能:通过检测电池电芯电压的多少，来控制电量指示灯，可以判断电量的多少，通过检测充电电流的大小，可以判断电池电芯是否已经充满，通过放电电流检测电阻上的压降多少，可以做过流保护。
[0050]程序由技术人员自行编写，由锂电池保护模块2通过MCU供电电路41为MCU控制芯片U4和电量指示灯42供电；MCU控制芯片U4通过锂电池保护模块2检测锂电池组5的电芯电压，进而控制电量指示灯，方便用户判断锂电池组5电量的多少；MCU控制芯片U4通过MCU充电检测电路43检测降压模块I中充电电流的大小，判断锂电池组5是否已经充满；MCU控制芯片U4通过MCU放电检测电路44检测升压电路3中的电阻分压，并通过放大器放大，将电阻分压与放电设定值比较，当大于放电设定值时，MCU控制芯片U4发出信号，使锂电池保护模块2的双MOS管模块21中的放电MOS管关闭，达到放电保护的目的；同时，MCU控制芯片U4通过MCU放电检测电路44检测升压电路3中的电阻分压，当不带负载的时间超过2分钟，MCU控制芯片U4发出信号，使锂电池保护模块2的双MOS管模块21中的放电MOS管关闭，达到节约能源的目的，即长时间不带负载输出，5V电压自动关闭的节能功能，放电过电流关闭输出保护功能，长按开关键关闭输出和打开输出功能。
[0051]如图3所示，所述的降压模块I包括了限流电路和过温保护电路，设置有可以外部连接的输入端，降压模块I包括输入端口 USB、降压控制芯片U1、限流电阻R16、NTC热敏电阻RT1、过温检测P in脚TEMP、过温调节电阻R7、N型三极管Q8和充电检测电路11，其中，降压控制芯片Ul分别与输入端口 USB、限流电阻R16、NTC热敏电阻RTl、过温检测pin脚TEMP、过温调节电阻R7和二极管Q8相连，过温电阻Rl5与NTC热敏电阻RTl串联，过温检测Pin脚TEMP与NTC热敏电阻RTl并联，过温检测pin脚TEMP另一端与MCU控制模块4相连，限流电阻R16与过温调节电阻R7并联，限流电阻R16另一端接地，过温调节电阻R7与N型三极管Q8的集电极相连，N型三极管Q8的基极与MCU控制电路5相连，N型三极管Q8的发射极接地，由MCU控制模块4控制N型三极管Q8的导通和关闭，充电检测电路21 —端连接在电源输入端口 USB与降压控制芯片Ul之间，另一端通过充满检测pin脚CHGOVER与MCU控制电路4相连。
[0052]本实施例中，所述的降压控制芯片Ul选用EUP8092，当输入端口 USB与电源接通时，降压控制芯片Ul可以根据外接电阻的大小，控制充电电流的大小，充电电流的大小与外接电阻的阻值成正比，起到限流保护的功效；正常工作温度时，N型三极管Q8关闭，降压芯片Ul的外接电阻为限流电阻R16 ;当温度过高时，NTC热敏电阻RTl的阻值下降，过温检测Pin脚TEMP的分压值相应改变，MCU控制模块4控制N型三极管Q8导通，此时，降压芯片Ul的外接电阻为限流电阻R16与过温调节R7的并联等效电阻，S卩外接电阻的阻值下降，使充电电流的大小相应降低，达到过温保护的目的，当温度恢复到额定值时，N型三极管Q8再次关闭，充电电流恢复到正常状态。所述移动电源降压模块I带有充电电流限制功能和过温保护功能。
[0053]如图4所示，所述锂电池组5和锂电池保护模块2相连，锂电池保护模块2具有过压保护，欠压保护，过流保护，短路保护功能，所述的锂电池保护模块2包括保护控制芯片U20和双MOS管模块U21，其中，保护控制芯片U20与双MOS管模块U21相连，锂电池组6分别与保护控制芯片U20和双MOS管模块U21相连。
[0054]本实施例中，所述的保护控制芯片U20选用AS4130，当保护控制芯片U20检测到锂电池组6的电压超过了过压设定值时，保护控制芯片U20控制双MOS管模块中的充电MOS管关闭，达到过压保护的目的；当保护控制芯片U20检测到锂电池组6的电压低于欠压设定值时，保护控制芯片U20控制双MOS管模块中的放电MOS管关闭，达到欠压保护的目的；过流保护和短路保护的原理分别与过压保护和欠压保护相同。
[0055]如图5所示，升压电路或称为线损补偿电路，所述的升压模块3包括升压控制芯片U3、升压电阻R10、升压调节电阻R22和放电检测电路31，其中，升压控制芯片U3分别与升压电阻RlO和升压调节电阻R22，升压电阻RlO与升压调节电阻R22并联，升压电阻RlO另一端与输出电压OUT的正端相连，升压调节电阻R22另一端接地，放电检测电路31 —端与输出电压OUT的负端相连，放电检测电路31另一端接地，放电检测电路中的电流检测电阻R24与放电回路并联。
[0056]本实施例中，所述的升压控制芯片U3选用EUP2627，升压控制芯片U3内部的基准电压通过升压电阻RlO输出补偿电压，补偿电压=基准电压*R10/ (R10+R22)，输出电压OUT=放电电压+补偿电压-线损电压，达到线损补偿的目的；升压控制芯片U3检测放电检测电路31中电流检测电阻R24的电阻分压，将电阻分压与升压设定值比较，当大于升压设定值时，线损电压U=I*R也会相应增大，升压控制芯片U3会同步将内部基准电压升高，使输出电压OUT基本保持不变，使被充电的移动设备不受影响，达到稳压的目的。
[0057]如图6所示，所述的智能识别模块6包括智能识别芯片U6和可与外部连接的输出端口 C0N，其中，智能识别芯片U6与输出端口 CON相连。本实用新型通过设置智能识别模块6除能自动识别各种被充电设备以外，还能给被充电设备提供与原装充电器一样效果的电流。[0058]本实施例中，智能识别芯片U6选用TI的TPS2511，当移动设备连接到输出端口CON时，输出电压OUT通过与智能识别芯片U6相连的第一输出端口 CONl和第四输出端口 C0N4给移动设备充电；智能识别芯片U6内部拥有各种D+D-信号模式，如IPAD D+2.7D_2.0、SAM D+1.2 D_l.2、黑莓D+ D-需要短接等，智能识别芯片U6通过第二输出端口 C0N2和第三输出端口 C0N3为移动设备提供匹配的D+D-信号，保证移动设备可以正常充电，并提供与原装充电器相同的充电效果。
[0059]本实施例中所述的智能识别模块6是IC控制的模拟电路，可以对各种被充电的设备进行检测识别，因为不同的移动设备充电电流要求不一样，所以所述移动电源自动识别控制功能具有自动识别被充电设备的功能并给被充电设备提供和原装充电器一样大小的充电电流。
【权利要求】
1.一种具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源，用于移动设备，包括锂电池保护模块(2 )、MCU控制模块(4 )、锂电池组(5 )和智能识别控制模块(6 )，其特征在于，依序降压模块(I)、锂电池保护模块(2)、升压模块(3)和智能识别控制模块(6)顺次电连接，降压模块(I)与电源相连，锂电池保护模块(2)与锂电池组(5)相连，MCU控制模块(4)分别控制降压模块(I)、锂电池保护模块(2)和升压模块(3)，智能识别控制模块(6)与移动设备相连。
2.根据权利要求1所述的具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源，其特征在于:所述的MCU控制模块(4)包括MCU控制芯片(U4)、MCU供电电路(41)、电量指示灯(42)、MCU充电检测电路(43 )和MCU放电检测电路(44 )，其中，MCU供电电路(41)分别与锂电池保护模块(2)、MCU控制芯片(U4)和电量指示灯(42)电连接，MCU控制芯片(U4)分别与MCU供电电路(41)、电量指示灯(42 )、MCU充电检测电路(43 )和MCU放电检测电路(44 )相连，MCU充电检测电路(43 )另一端与降压模块(I)相连，MCU放电检测电路(44 )另一端与升压模块(3)电连接。
3.根据权利要求1或2所述的具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源，其特征在于:所述的降压模块(I)包括输入端口(USB)、降压控制芯片(Ul)、限流电阻(R16)、NTC热敏电阻(RTI)、过温检测P in脚(TEMP )、过温调节电阻(R7 )、N型三极管(Q8 )和充电检测电路(11)，其中，降压控制芯片(Ul)分别与输入端口( USB )、限流电阻(R16 )、NTC热敏电阻(RTI)、过温检测P in脚(TEMP )、过温调节电阻(R7 )和N型三极管(Q8 )相连，过温电阻(Rl 5 )与NTC热敏电阻(RTI)串联，过温检测P in脚(TEMP )与NTC热敏电阻(RTI)并联，过温检测pin脚(TEMP)另一端与MCU控制模块(4)相连，限流电阻(R16)与过温调节电阻(R7)并联，限流电阻(R16)另一端接地，过温调节电阻(R7)连接N型三极管(Q8)的集电极，N型三极管(Q8)的基极与MCU控制模块(4)相连，N型三极管(Q8)的发射极接地，由MCU控制模块(4)控制N型三极管(Q8 )的导通和关闭，充电检测电路(11) 一端连接在电源输入端口( USB )与降压控制芯片(Ul)之间，另一端通过充满检测pin脚(CHGOVER)与MCU控制电路(4)相连。
4.根据权利要求1或2所述的具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源，其特征在于:所述的锂电池保护电路(2 )包括保护控制芯片(U20 )和双MOS管模块(U21)，其中，保护控制芯片(U20)与双MOS管模块(U21)相连，锂电池组(5)分别与保护控制芯片(U20)和双MOS管模块(U21)相连。
5.根据权利要求1或2所述的具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源，其特征在于:所述的升压模块(3)包括升压控制芯片(U3)、升压电阻(RlO)、升压调节电阻(R22)和放电检测电路(31)，其中，升压控制芯片(U3)分别与升压电阻(RlO)和升压调节电阻(R22)，升压电阻(RlO)与升压调节电阻(R22)并联，升压电阻(RlO)另一端与输出电压(OUT)的正端相连，升压调节电阻(R22)另一端接地；放电检测电路(31) —端与输出电压(OUT)的负端相连，另一端接地，所述的放电检测电路(31)中的电流检测电阻(R24)与放电回路并联。
6.根据权利要求1所述的具有过压、欠压、过流、过温保护功能的移动电源，其特征在于:所述的智能识别控制模块(6)包括智能识别芯片(U6)和输出端口(C0N)，智能识别芯片(U6)与输出端口(CON)相连。
【文档编号】H02J7/00GK203761085SQ201420045719
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】陆荣飞, 顾盛男, 杨宏伟 申请人:上海智驰电子科技发展有限公司