一种多功能移动电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多功能移动电源，包括：电池、负载插入口，其特征在于、充电模块、电压切换按键、用于根据电压切换按键接受的切换指令输出相应的供电电压的电压切换模块、用于控制充电模块和电压切换模块的工作的MCU控制模块；所述电池通过充电模块连接MCU控制模块，所述MCU控制模块连接电压切换按键、还通过电压切换模块连接所述负载插入口。本实用新型提供的多功能移动电源，由充电模块给电池充电，在对用电设备供电或充电时，由电压切换按键授受用户的切换指令，并由MCU控制模块控制电压切换模块切换输出不同的电压，实现了一个移动电源给不同电压的用电设备供电或充电，方便了用户使用。
【专利说明】—种多功能移动电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及移动电源【技术领域】，特别涉及一种多功能移动电源。
【背景技术】
[0002]目前移动电源的输出电压基本保护不变，以输出固定电压的方式给电子终端供电。例如，市场上销售的笔记本电脑用的移动电源基本固定输出19V电压,且电流一般在2?3A，而且在充电时，充电管理IC 一般会将充电电流限制在2A左右。
[0003]可见，现有的移动电源只能输出固定的电压，不能给不同电压等级的用电设备供电，而且由于充电电流受到限制，导致充电时间长。譬如，现有19V的移动电源不能够对12V或者16V的用电设备供电或充电，如果用户有多个用电设备，必须配备多个移动电源使用起来不方便，也不便于随身携带。另外，19V的移动电源给笔记本充电时，移动电源的内置电池电量不会太小，若用2A的充电电流给一个30000mAh的移动电源充电，充电时间需要16小时左右，充电时间长。
[0004]因而现有技术还有待改进和提高。
【发明内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种多功能移动电源，能输出不同的电压给不同电压等级的用电设备供电或供电。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案:
[0007]—种多功能移动电源,包括:
[0008]电池；
[0009]用于连接负载的负载插入口 ；
[0010]用于给电池充电的充电模块；
[0011]电压切换按键；
[0012]用于根据电压切换按键接受的切换指令输出相应的供电电压的电压切换模块；
[0013]用于控制充电模块和电压切换模块的工作的MCU控制模块；
[0014]所述电池通过充电模块连接MCU控制模块，所述MCU控制模块连接电压切换按键、还通过电压切换模块连接所述负载插入口。
[0015]所述的多功能移动电源中，所述充电模块包括:充电管理芯片、第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻，所述充电管理芯片的VCC端连接多功能移动电源的电源输入口、充电管理芯片的VG端连接第一开关管的三个S端和第二开关管的三个S端，充电管理芯片的DRV端连接第一开关管的G端和第二开关管的G端，充电管理芯片的CSP端通过第一电阻连接充电管理芯片的BAT端、通过第二电阻连接电池的正极和MCU控制模块，所述第一开关管的四个D端和第二开关管的四个D端通过第一电阻连接充电管理芯片的BAT端、还通过第二电阻连接电池的正极和MCU控制模块。
[0016]所述的多功能移动电源中，所述电压切换模块包括:[0017]用于根据电压切换按键接受的切换指令使负载插入口输出12V、16V或者19V电压的切换单元；
[0018]用于对电池输出的电压进行升压处理的升压单元；
[0019]所述升压单元连接MCU控制模块、切换单元和负载插入口，所述切换单元连接负载插入口。
[0020]所述的多功能移动电源中，所述升压单元包括升压芯片、电感、第一三极管、第二三极管、二极管和第一 MOS管，所述切换单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二 MOS管和第三MOS管；
[0021]所述升压芯片的VCC端连接电池的正极，升压芯片的CTL_BR端连接MCU控制模块，升压芯片的OUT端连接第一三极管的基极和第二三极管的基极；
[0022]所述第一三极管的集电极连接电池的正极、还通过所述电感连接二极管的正极，二极管的负极通过第三电阻连接第四电阻的一端、也通过第五电阻连接第二 MOS管的漏极、还通过第六电阻连接第三MOS管的漏极，所述第一三极管发射极连接第二三极管的集电极和第一 MOS管的栅极，第二三极管的发射极接地；所述第一 MOS管的漏极连接二极管的正极，第一 MOS管的源极接地；
[0023]所述第二 MOS管的源极和第三MOS管的源极均连接升压芯片的FB端和第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第二MOS管的栅极通过第七电阻连接MCU控制模块，第三MOS管的栅极通过第八电阻连接MCU控制模块。
[0024]所述的多功能移动电源，还包括用于自动识别负载的插入状态的识别模块，所述负载插入口通过所述识别模块连接MCU控制模块。
[0025]所述的多功能移动电源中，所述识别模块包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第三三极管，所述负载插入口通过所述第九电阻连接第三三极管的发射极、还通过第十电阻连接第三三极管的基极，所述第三三极管的集电极通过第十一电阻接地、还通过第十二电阻连接MCU控制模块。
[0026]所述的多功能移动电源，还包括用于检测负载插入口的电流的电流检测模块，所述负载插入口通过所述电流检测模块连接MCU控制模块。
[0027]所述的多功能移动电源中，所述电流检测模块包括第十三电阻、第十四电阻和第十五电阻，所述负载插入口分别通过第十三电阻和第十四电阻接地、还通过第十五电阻连接MCU控制模块。
[0028]所述的多功能移动电源，还包括用于指示和照明的LED指示模块，所述LED指示模块连接MCU控制模块。
[0029]所述的多功能移动电源中，所述MCU控制模块包括MCU芯片，所述MCU芯片的10A7端连接识别单元，MCU芯片的10A4端连接电流检测单元，MCU芯片的10A2端、IOBO端、IOBl端、IOCl端、10C2端、10C3端和10C4端均连接LED指示模块，MCU芯片的10C5端连接升压模块，MCU芯片的10B2端通过电压切换按键接地。
[0030]相较于现有技术，本实用新型提供的多功能移动电源，由充电模块给电池充电，在对用电设备供电或充电时，由电压切换按键授受用户的切换指令，并由MCU控制模块控制电压切换模块切换输出不同的电压，实现了一个移动电源给不同电压的用电设备供电或充电，方便了用户使用。【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本实用新型多功能移动电源的结构框图。
[0032]图2为本实用新型多功能移动电源中充电模块的电路图。
[0033]图3为本实用新型多功能移动电源中充电模块、电压切换模块、识别模块和电流检测模块的电路图。
[0034]图4为本实用新型多功能移动电源中MCU控制模块和按键模块的电路图。
【具体实施方式】
[0035]本实用新型提供一种多功能移动电源，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0036]请参阅图1，其为本实用新型多功能移动电源的结构框图。如图1所示，本实用新型的多功能移动电源，包括:电池BAT、负载插入口 DC_JACK5-A、充电模块10、电压切换按键K1、电压切换模块20和MCU控制模块。
[0037]所述电池BAT通过充电模块10连接MCU控制模块，所述MCU控制模块连接电压切换按键K1、还通过电压切换模块20连接所述负载插入口 DC_JACK5-A。所述MCU控制模块为移动电源的控制中心，用于充电模块10和电压切换模块20的工作。
[0038]所述充电模块10用于给电池BAT充电，电压切换按键Kl用于授受用户输入的切换指令，并反馈给电压切换模块20，由电压切换模块20根据电压切换按键Kl接受的切换指令输出相应的供电电压。所述负载插入口 DC_JACK5-A用于连接负载(即用电设备)，在负载插入口 DC_JACK5-A中接入了用电设备后，移动电源便开始为用电设备供电。
[0039]请一并参阅图2，其为本实用新型多功能移动电源中充电模块10的电路图。所述充电模块10包括:充电管理芯片U1、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电阻Rl和第二电阻R2，所述充电管理芯片Ul的VCC端连接多功能移动电源的电源输入口、充电管理芯片Ul的VG端连接第一开关管Ql的三个S端和第二开关管Q2的三个S端，充电管理芯片Ul的DRV端连接第一开关管Ql的G端和第二开关管Q2的G端，充电管理芯片Ul的CSP端通过第一电阻Rl连接充电管理芯片Ul的BAT端、通过第二电阻R2连接电池BAT的正极和MCU控制模块，所述第一开关管Ql的四个D端和第二开关管Q2的四个D端通过第一电阻Rl连接充电管理芯片Ul的BAT端、还通过第二电阻R2连接电池BAT的正极和MCU控制模块。
[0040]本实施例中，所述充电管理芯片Ul采用宽输入电压(14-24V) 5A的充电管理芯片，最高可设定5A电流为大容量移动电源提供合适的充电电流。在对电池BAT充电时，充电电流流过第一电阻Rl和第二电阻R2，由充电管理芯片Ul的CSP端和BAT端对第一电阻R1，第二电阻R2两端的电压进行检测，计算出过流第一电阻Rl和第二电阻R2的电流，经由充电管理芯片Ul计算后控制其DRV端输出的PWM (Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号的大小，来控制第一开关管Ql和第二开关管Q2的电流。因此改变第一电阻Rl和第二电阻R2的阻值就可改变，对电池BAT充电电流的大小。
[0041 ] 具体实施时，所述电压切换模块20包括切换单元202和升压单元201，所述升压单元201连接MCU控制模块、切换单元202和负载插入口 DC_JACK5-A，所述切换单元202连接负载插入口 DC_JACK5-A。所述切换单元202用于根据电压切换按键Kl接受的切换指令使负载插入口 DC_JACK5-A输出12V、16V或者19V电压，所述升压单元201于对电池BAT输出的电压进行升压处理，并根据切换单元202接受的切换指令，将电压升压至12V、16V或者19V电压输出至负载插入口 DC_JACK5-A，给相应的用电设供电。
[0042]如图3所示，所述升压单元201包括升压芯片U2、电感L1、第一三极管Q3、第二三极管Q4、二极管Dl和第一 MOS管Q5，所述切换单元202包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第二 MOS管Q6和第三MOS管Q7。本实施例中，第一 MOS管Q5选材为耐压30V ID25°C 95A N沟道MOS T0220封装，二极管Dl选材为肖特基二极管Dl反向电压40V过流20A T0220封装。
[0043]其中，所述升压芯片U2的VCC端连接电池BAT的正极，升压芯片U2的CTL_BR端连接MCU控制模块，升压芯片U2的OUT端连接第一三极管Q3的基极和第二三极管Q4的基极。所述第一三极管Q3的集电极连接电池BAT的正极、还通过所述电感LI连接二极管Dl的正极，二极管Dl的负极通过第三电阻R3连接第四电阻R4的一端、也通过第五电阻R5连接第二 MOS管Q6的漏极、还通过第六电阻R6连接第三MOS管Q7的漏极，所述第一三极管Q3发射极连接第二三极管Q4的集电极和第一 MOS管Q5的栅极，第二三极管Q4的发射极接地；所述第一 MOS管Q5的漏极连接二极管Dl的正极，第一 MOS管Q5的源极接地。
[0044]所述第二 MOS管Q6的源极和第三MOS管Q7的源极均连接升压芯片U2的FB端和第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端接地，所述第二 MOS管Q6的栅极通过第七电阻R7连接MCU控制模块，第三MOS管Q7的栅极通过第八电阻R8连接MCU控制模块。
[0045]本实用新型可根据用户的需要设定不同的电压(如12V、16V、19V)输出，调节电压是通过改变升压芯片U2的FB端反馈电压来实现。请结合图1、图3和图4，在进行输出电压切换操作时:长按电压切换按键Kl进行12、16、19V的切换。其原理是通过改变升压芯片U2的FB端的反馈基准电压来改变升压芯片U2的输出电压。如:第一次长按电压切换按键Kl将12V电压切换为16V电压输出，第二次长按电压切换按键Kl将16V电压切换为19V电压输出，第三次长按电压切换按键Kl将19V电压切换为12V电压输出。
[0046]请参阅图1、图2、图3和图4，其中，图3为本实用新型多功能移动电源中充电模块、电压切换模块、识别模块和电流检测模块的电路图。图4为本实用新型多功能移动电源中MCU控制模块和按键模块的电路图。
[0047]本实用新型的多功能移动电源还包括识别模块30，所述负载插入口 DC_JACK5_A通过所述识别模块30连接MCU控制模块，所述识别模块30用于自动识别负载的插入状态，当识别模块30识别用户设备插入时，通知MCU控制模块使升压单元201将电池BAT电压升至需切换的电压输出，当识别模块30识别用户设备插入没有时，通知MCU控制模块停止输出。
[0048]其中，所述识别模块30包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12和第三三极管Q8，所述负载插入口 DC_JACK5-A通过所述第九电阻R9连接第三三极管Q8的发射极、还通过第十电阻RlO连接第三三极管Q8的基极，所述第三三极管Q8的集电极通过第十一电阻Rll接地、还通过第十二电阻R12连接MCU控制模块。
[0049]进一步，本实用新型的多功能移动电源还包括电流检测模块40，所述负载插入口DC_JACK5-A通过所述电流检测模块40连接MCU控制模块，该电流检测模块40用于检测负载插入口 DC_JACK5-A的电流，从而实现了轻载(如笔记本充满电)待机，重载(过流)关闭，短路快速保护等。
[0050]本实施例中，所述电流检测模块40包括第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15，所述负载插入口 DC_JACK5-A分别通过第十三电阻R13和第十四电阻R14接地、还通过第十五电阻R15连接MCU控制模块。
[0051]更进一步的，本实用新型的多功能移动电源还包括电流检测模块40还包括用于指示和照明的LED指示模块50，所述LED指示模块50连接MCU控制模块。
[0052]所述LED指示模块50设置有多个LED灯，包括电源指示灯、12V电压输出指示灯、16V电压输出指示灯、19V电压输出指示灯、照明灯等，并由MCU控制模块控制相应LED灯的点亮状态。例如，当多功能移动电源输出16V电压时，MCU控制模块使16V电压输出指示灯点売。
[0053]所述MCU控制模块包括MCU芯片，所述MCU芯片的10A7端连接识别单元，MCU芯片的10A4端连接电流检测单元，MCU芯片的10A2端、IOBO端、IOBl端、IOCl端、10C2端、10C3端和10C4端均连接LED指示模块50，MCU芯片的10C5端连接升压模块，MCU芯片的10B2端通过电压切换按键Kl接地。
[0054]以下结合图1至图4对本实用新型的多功能移动电源的工作方式进行详细说明:
[0055]一、电压切换功能:
[0056]I)多功能移动电源开启，并且没有长按电压切换按键Kl时，MCU芯片的10B1/0SC0端输出高电平，使第 二 MOS管Q6导通，由第三电阻R3、第四电阻R4，第五电阻R5进行分压反馈得出12V输出。
[0057]2)第一次长按电压切换按键Kl时，MCU芯片的10B0/0SCI端输出高电平，使第三MOS管Q7导通，由第三电阻R3、第四电阻R4和第六电阻R6进行分压反馈得出16V输出。
[0058]3)第二次长按电压切换按键Kl时，MCU芯片的10B0/0SCI端和10B1/0SC0端均为低电平，第二 MOS管Q6和第三MOS管Q7都截止，由第三电阻R3，第四电阻R4进行分压反馈得出19V输出。
[0059]二、负载自动识别功能:
[0060]识别模块30由第九电阻R9、第十电阻R10、第三三极管Q8、第十一电阻Rll和第十二电阻R12组成负载识别模组，当有负载插入负载插入口 DC_JACK5-A中时，此负载识别模组会有一个信号给MCU芯片的10A7/ADC7/INT7端。具体为:当插入负载的瞬间，第三三极管Q8基极的电压被拉低，发射极电压高于基极电压使第三三极管Q8导通，经第十二电阻R12给MCU芯片的10A7/ADC7/INT7端输出一个高电平，MCU芯片检测到高电平时输出高电平给限流电阻R127，使其升压芯片U2打开正常输出。
[0061]二、电流检测功能:
[0062]本实用新型利用12bit高精度AD的MCU芯片来识别电压，精确度比较高，可检测电流精度高，从而实现了轻载待机，重载(过流)关闭，短路快速保护等功能。并由第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十五电阻R15元件组成电流检测模组，由第十五电阻R15检测到的电流值反馈给MCU进行轻载、重载和短路保护判断。
[0063]其工作方式具体为:第十三电阻R13和第十四电阻R14分别为100毫欧姆的电阻，比如负载为4A的电流，第十三电阻R13和第十四电阻R14上的电流则为V=I XR=4AX50毫欧姆=200MV，再经过第十五电阻R15把这200MV的电压传送到M⑶芯片的10A4/ADC4/INT4端，经MCU芯片计算判定出负载的电流值，从而MCU芯片判定负载电压小于第一预定电压为轻载，等于第一预定电压为重载，大于第一预定电压为短路。当轻载、重载或短路时，MCU芯片将关闭升压芯片U2，停止输出起到保护作用。并且，轻载时，延后30秒进入省电待机状态，即当负载插入口 DC_JACK5-A轻载保护后，过30秒后关闭负载插入口 DC_JACK5_A的输出及一些不需要的IO 口进入到省电状态。
[0064]四、升压功能:
[0065]当打开升压芯片U2后，其OUT端输出一个PWM信号经电阻R84送给第一三极管Q3和第二三极管Q4，当第一三极管Q3导通后，第一 MOS管Q5导通，对电感LI进行充放电实现升压过程。
[0066]综上所述，本实用新型的多功能移动电源的有效果如下:
[0067]1、输出电压可调:多功能移动电源实现了 12V，16V与19V三个电压循环切换设定，实现了一个移动电源给不同电压的用电设备供电或充电，方便了用户使用；而且通过按键循环切换输出电压，操作简便；
[0068]2、输出能力高:采用了大功率的第一 MOS管与二极管，配合升压芯片实现大电流输出；
[0069]3、充电电流大:硬件可调充电电流，可根据内置电池电量来设定充电电流(具体可改电流检测电阻的阻值才能改变充电电流)，最高可达5A，给用电设备充电的速度快，缩短了充电时间；
[0070]4、智能待机:当没有外部负载(用电设备)时，延后30秒进入省电待机状态，即当负载插入口轻载保护后，过30秒后关闭负载插入口的输出及一些不需要的IO 口进入到省电状态。
[0071]可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种多功能移动电源，包括:电池和用于连接负载的负载插入口，其特征在于，还包括: 用于给电池充电的充电模块； 电压切换按键； 用于根据电压切换按键接受的切换指令输出相应的供电电压的电压切换模块； 用于控制充电模块和电压切换模块的工作的MCU控制模块； 所述电池通过充电模块连接MCU控制模块，所述MCU控制模块连接电压切换按键、还通过电压切换模块连接所述负载插入口。
2.根据权利要求1所述的多功能移动电源，其特征在于，所述充电模块包括:充电管理芯片、第一开关管、第二开关管、第一电阻和第二电阻，所述充电管理芯片的VCC端连接多功能移动电源的电源输入口、充电管理芯片的VG端连接第一开关管的三个S端和第二开关管的三个S端，充电管理芯片的DRV端连接第一开关管的G端和第二开关管的G端，充电管理芯片的CSP端通过第一电阻连接充电管理芯片的BAT端、通过第二电阻连接电池的正极和MCU控制模块，所述第一开关管的四个D端和第二开关管的四个D端通过第一电阻连接充电管理芯片的BAT端、还通过第二电阻连接电池的正极和MCU控制模块。
3.根据权利要求1所述的多功能移动电源，其特征在于，所述电压切换模块包括: 用于根据电压切换按键接受的切换指令使负载插入口输出12V、16V或者19V电压的切换单元； 用于对电池输出的电压进行升压处理的升压单元； 所述升压单元连接MCU控制模块、切换单元和负载插入口，所述切换单元连接负载插入口。
4.根据权利要求3所述的多功能移动电源，其特征在于，所述升压单元包括升压芯片、电感、第一三极管、第二三极管、二极管和第一 MOS管，所述切换单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二 MOS管和第三MOS管； 所述升压芯片的VCC端连接电池的正极，升压芯片的CTL_BR端连接MCU控制模块，升压芯片的OUT端连接第一三极管的基极和第二三极管的基极； 所述第一三极管的集电极连接电池的正极、还通过所述电感连接二极管的正极，二极管的负极通过第三电阻连接第四电阻的一端、也通过第五电阻连接第二 MOS管的漏极、还通过第六电阻连接第三MOS管的漏极，所述第一三极管发射极连接第二三极管的集电极和第一 MOS管的栅极，第二三极管的发射极接地；所述第一 MOS管的漏极连接二极管的正极，第一 MOS管的源极接地； 所述第二 MOS管的源极和第三MOS管的源极均连接升压芯片的FB端和第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第二 MOS管的栅极通过第七电阻连接MCU控制模块，第三MOS管的栅极通过第八电阻连接MCU控制模块。
5.根据权利要求3所述的多功能移动电源，其特征在于，还包括用于自动识别负载的插入状态的识别模块，所述负载插入口通过所述识别模块连接MCU控制模块。
6.根据权利要求5所述的多功能移动电源，其特征在于，所述识别模块包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻和第三三极管，所述负载插入口通过所述第九电阻连接第三三极管的发射极、还通过第十电阻连接第三三极管的基极，所述第三三极管的集电极通过第十一电阻接地、还通过第十二电阻连接M⑶控制模块。
7.根据权利要求5所述的多功能移动电源，其特征在于，还包括用于检测负载插入口的电流的电流检测模块，所述负载插入口通过所述电流检测模块连接MCU控制模块。
8.根据权利要求7所述的多功能移动电源，其特征在于，所述电流检测模块包括第十三电阻、第十四电阻和第十五电阻，所述负载插入口分别通过第十三电阻和第十四电阻接地、还通过第十五电阻连接MCU控制模块。
9.根据权利要求7所述的多功能移动电源，其特征在于，还包括用于指示和照明的LED指示模块，所述LED指示模块连接MCU控制模块。
10.根据权利要求9所述的多功能移动电源，其特征在于，所述MCU控制模块包括MCU芯片，所述MCU芯片的IOA7端连接识别单元，MCU芯片的10A4端连接电流检测单元，MCU芯片的IOA2端、IOBO端、IOBl端、IOCl端、10C2端、10C3端和10C4端均连接LED指示模块，MCU芯片的10C5端 连接升压模块，MCU芯片的10B2端通过电压切换按键接地。
【文档编号】H02J7/00GK203788013SQ201420124588
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】周育春, 蓝小明, 胡海龙 申请人:深圳市汉科电子有限公司