无电池电源电路、无电池袖珍电源及应用该电源的电子装置的制作方法

本实用新型涉及电源电路及其相关电子产品技术领域，尤其涉及无电池电源电路、无电池袖珍电源及应用该电源的电子装置。

背景技术：

目前，市场上有很多电子产品普遍采用传统的可充电电池作为电源，如：电子点烟器一般使用3.7V锂电池、紫光灯上常用7号镍氢电池等等，此类产品因使用电池而使其在应用过程中都不同程度地存在以下缺点：无法把电量放光，充电时间长怕亏电，电池使用寿命易因大电流放电而缩短，低温情况下体验差，容易出现容量减少，电池的安全性低，有起火爆炸危险等。此外，由于此类采用电池的电子产品为弥补其缺陷，增大安全性和减少能量损失，通常会附加具有散热等功能的元件及过流保护电路等功能电路，从而导致电源电路组成部件数量较多，进而使相应电路对应的电源系统尺寸增大，重量增大，相关电子产品的尺寸及重量也都表现的比较大，尤其对于点烟器和紫光灯等这些仅需短时用电而且使用不是很频繁的电子产品，耗费的经济成本较大。

因此，亟需研究开发出更加优化具有高性能且小型化的电源，以有效改进现有点烟器等电子产品，降低经济成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，针对现有技术存在的问题，提供无电池电源电路，能够有效避免现有电池电源电路存在的缺陷，且能够利于实现小型化，减小成本损耗，提高产品的安全性和便携性等用户体验。

本实用新型解决问题的技术方案是：无电池电源电路，包括用于连接外部电源的接线端和用于连接负载的接线端，还包括超级电容单元、充电控制电路和放电控制电路，所述充电控制电路和所述放电控制电路分别与所述超级电容单元相连接，所述充电控制电路与所述用于连接外部电源的接线端相连接，所述放电控制电路与所述用于连接负载的接线端相连接；所述充电控制电路用于对所述超级电容单元进行限流充电，所述放电控制电路用于对负载进行限流供电；所述超级电容单元由超级电容单体组成。

进一步地，在本实用新型所述的无电池电源电路中，所述用于连接外部电源的接线端包括用于连接外部电源的正极接线端和用于连接外部电源的负极接线端；所述用于连接外部电源的正极接线端和所述用于连接外部电源的负极接线端分别与所述充电控制电路相连接；所述放电控制电路与所述用于连接外部电源的正极接线端相连接；所述放电控制电路和所述充电控制电路分别与所述超级电容单元的负极相连接，所述超级电容单元的正极与所述用于连接外部电源的正极接线端相连接。

优选地，在本实用新型所述的无电池电源电路中，所述充电控制电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一发光二极管、第一三极管和第一场效应管单元；所述第一电阻的一端与所述用于连接外部电源的正极接线端相连接，所述第一电阻的另一端与所述第一发光二极管的正极相连接；所述第二电阻的一端与所述用于连接外部电源的负极接线端相连接，所述第二电阻的另一端、所述第一场效应管单元的栅极和所述第一三极管的集电极分别与所述第一发光二极管的负极相连接；所述第三电阻的一端与所述用于连接外部电源的负极接线端相连接，所述第三电阻的另一端和所述第一场效应管单元的源极分别与所述第一三极管的基极相连接；所述第一三极管的发射极与所述用于连接外部电源的负极接线端相连接；所述第一场效应管单元的漏极与所述超级电容单元的负极相连接；所述超级电容单元的正极与所述用于连接外部电源的正极接线端相连接；所述放电控制电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一微动开关、第二三极管和第二场效应管单元；所述第四电阻的一端与所述用于连接外部电源的正极接线端相连接，所述第四电阻的另一端与所述第一微动开关的一端相连接；所述第五电阻的一端、所述第二三极管的集电极和所述第二场效应管单元的栅极分别与所述第一微动开关的另一端相连接；所述第六电阻的一端、所述第七电阻的一端和所述第二场效应管单元的源极分别与所述第二三极管的基极相连接；所述第五电阻的另一端、所述第二三极管的发射极、所述第六电阻的另一端和所述第七电阻的另一端分别与所述超级电容单元负极相连接。

进一步地，在本实用新型所述的无电池电源电路中，所述超级电容单体为正极和负极均采用活性炭的超级电容单体。

进一步地，在本实用新型所述的无电池电源电路中，所述超级电容单元由两组或者两组以上的超级电容单体串联组成。

进一步地，在本实用新型所述的无电池电源电路中，所述超级电容单体为软包超级电容单体，所述软包超级电容单体有两组，所述两组软包超级电容单体相互串联连接。

优选地，在本实用新型所述的无电池电源电路中，所述超级电容单体为叠片式软包超级电容，包括壳体、正极导流片、负极导流片、正极片、隔膜和负极片，其中，所述正极导流片与所述正极片相连接，所述负极导流片与所述负极片相连接，所述正极导流片和所述负极导流片均自所述壳体的内部延伸到所述壳体的外部，所述正极片、隔膜和负极片均设置在所述壳体的内部，所述隔膜折叠设置，所述隔膜包括三个以上的隔膜折叠层，在每两个相邻的所述隔膜折叠层内设有一个所述正极片或一个所述负极片，每个所述正极片与每个所述负极片之间通过一个所述隔膜折叠层分隔。

本实用新型所述无电池电源电路能够用于多种小型化电源装置中，为方便应用，本实用新型提供了一种包括上述无电池电源电路的无电池袖珍电源。进一步地，所述电源本体上设有miniUSB接口或者microUSB接口，所述电源本体上设有用于连接负载的可拆卸连接端。

本实用新型所述无电池袖珍电源能够根据需要应用到不同电子装置中，尤其是适于应用到点烟器和紫光灯等仅需短时用电而且使用不是很频繁的电子产品中，本实用新型还提供了一种包括上述无电池袖珍电源的电子装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的无电池电源电路充分利用超级电容进行优化设计，能够有效避免现有电池电源电路存在的缺陷，实现具备充放电快、大功率、长寿命和安全性高等性能，且无需额外附加设置其他辅助元件和功能电路；本实用新型所提供的无电池袖珍电源与现有同等功率电池电源相比，减少很多辅助性元器件的设置，使体积大幅缩小，从而大幅降低生产成本，在实现电源小型化的同时，使电源的便携性和安全性都得到提高，将其应用到点烟器和紫光灯等仅需短时用电而且使用不是很频繁的即充即用型电子产品中，利于增强用户体验和满意度。

附图说明

图1为实施例1中本实用新型无电池电源电路的原理结构框图；

图2为实施例1中本实用新型无电池电源电路的超级电容单元中超级电容单体的主视图；

图3为实施例1中本实用新型无电池电源电路的超级电容单元中超级电容单体的横向截面示意图；

图4为实施例2中本实用新型无电池电源电路的电路图；

图5为实施例2中本实用新型无电池袖珍电源的外部结构示意图；

图6为实施例2中本实用新型应用无电池袖珍电源的点烟器的外部结构示意图；

图7为实施例2中本实用新型应用无电池袖珍电源的点烟器的电路图；

图8为实施例2中本实用新型应用无电池袖珍电源的紫光灯的电路图。

图中所示：

1-正极导流片；2-负极导流片；3-壳体；4-隔膜；5-正极片；6-负极片；7-胶带；8-按钮；9-充电接口；10-负载连接端；

R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；R8-第八电阻；

D1-第一发光二极管；D2-第二发光二极管；

F1-发热丝；S1-第一微动开关；

P1-用于连接外部电源的接线端；P2-用于连接负载的接线端；

Q1-第一三极管；Q2-第二三极管；

Q3(A)-第一场效应管单元；Q3(B)-第二场效应管单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型不受实施例的任何限制。为了避免对本实用新型的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的元件、电路和使用方法等。

实施例1

如图1所示，本实用新型的一种无电池电源电路，包括用于连接外部电源的接线端P1和用于连接负载的接线端P2，还包括超级电容单元、充电控制电路和放电控制电路，所述充电控制电路和所述放电控制电路分别与所述超级电容单元相连接，所述充电控制电路与所述用于连接外部电源的接线端相连接，所述放电控制电路与所述用于连接负载的接线端相连接；所述充电控制电路用于对所述超级电容单元进行限流充电，所述放电控制电路用于对负载进行限流供电；所述超级电容单元由超级电容单体组成。

在上述实施例中，所述用于连接外部电源的接线端包括用于连接外部电源的正极接线端和用于连接外部电源的负极接线端，为保障充放电高效稳定运行，优选地，所述用于连接外部电源的正极接线端和所述用于连接外部电源的负极接线端分别与所述充电控制电路相连接，所述放电控制电路与所述用于连接外部电源的正极接线端相连接，所述放电控制电路和所述充电控制电路分别与所述超级电容单元的负极相连接，所述超级电容单元的正极与所述用于连接外部电源的正极接线端相连接。

在上述实施例中，以所述超级电容单元作为储能元件，充分利用超级电容的充放电快、大功率、长寿命和安全性高等优点，有效克服现有技术采用电池组装设计的电源电路存在的无法把电量放光、充电时间长怕亏电、电池使用寿命易因大电流放电而缩短、低温情况下体验差、容易出现容量减少、电池的安全性低易起火爆炸危险等缺点，而且，节省了为克服电池缺点而设置的大量辅助功能性元器件和功能电路，从而使电源电路发挥同等功率作用的同时实现小型化。在本实用新型的上述实施例中，所述超级电容单元能够为现有的各种类型超级电容，具体根据工况需要进行设置。优选地，为充分保障无电池电源电路的充放电效率、功率供应、寿命及安全性，所述超级电容单体为正极和负极均采用活性炭的超级电容单体，即C-C结构的超级电容单体；为保障对负载的电量供应，所述超级电容单元优选由两组或者两组以上的超级电容单体串联组成；为充分保障无电池电源电路整体的安全性和稳定性，所述超级电容单体优选为软包超级电容单体，为高效适应即充即用型电子产品设计使用，所述超级电容单元内设置的所述软包超级电容单体有两组，所述两组软包超级电容单体相互串联连接。进一步地，为充分保障克服现有电池的缺点，充分保证电源电路的高效充放电和安全稳定的功率提供，如图2和图3所示，所述超级电容单体优选为叠片式软包超级电容，包括壳体3、正极导流片1、负极导流片2、正极片5、隔膜4和负极片6，其中，所述正极导流片1与正极片5相连接，所述负极导流片2与所述负极片6相连接，所述正极导流片1和负极导流片2均自壳体3的内部延伸到壳体3的外部，所述正极片5、隔膜4和负极片6均设置在壳体3的内部；其中：所述隔膜4折叠设置，所述隔膜4包括三个以上的隔膜折叠层，在每两个相邻的所述隔膜折叠层内均设有一个正极片5或一个负极片6，每个正极片5与每个负极片6之间通过一个所述隔膜折叠层分隔；较佳地，所述正极片和负极片均采用活性炭材料构成；通过此种超级电容单体的应用，能够实现应用该无电池电源电路的设备储藏、携带无安全隐患，使用寿命可达锂电池的10倍以上，循环寿命可达100万次以上，适用温度范围能够满足-40℃～65℃仍正常工作。

上述本实用新型无电池电源电路能够用于多种小型化电源装置中，为方便应用，通常将其设置在基板上以电路板的形式同其他部件组装应用，对于包括上述无电池电源电路的无电池袖珍电源，基于无电池电源电路的体积相对电池电源电路的缩减，本实用新型的无电池袖珍电源的体积也大量缩减，便携性得到显著增加，基于无电池电源电路中的超级电容设计，使其具有充放电快，能够即充即用、不怕亏电。优选地，为增强使用的便捷性，所述电源本体上设有充电接口，所述充电接口能够为USB接口、miniUSB接口和microUSB接口中的任一种，优选为miniUSB接口或者microUSB接口，使用户根据需要，随时随地采用计算机、手机、充电宝等可移动设备通过数据线经充电接口连接本实用新型无电池袖珍电源，进行充电；优选地，所述电源本体上设有用于连接负载的可拆卸连接端，从而便于用户根据需要连接不同用电设备，以实现无电池袖珍电源的多功能性，进而提升用户体验和满意度。

相应地，应用本实用新型无电池电源电路所得的无电池袖珍电源能够根据需要应用到不同电子装置中，具体地，本实用新型还提供了一种包括上述无电池袖珍电源的电子装置。

实施例2

如图1-图3所示，本实用新型的一种无电池电源电路，其基本结构设置同实施例1，具体地，为更有效地保障其充放电快，且即充即用、不怕亏电，长期安全稳定运行，如图4所示，所述充电控制电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一发光二极管D1、第一三极管Q1和第一场效应管单元Q3(A)；所述第一电阻R1的一端与所述用于连接外部电源的正极接线端相连接，所述第一电阻R1的另一端与第一发光二极管D1的正极相连接；所述第二电阻R2的一端与所述用于连接外部电源的负极接线端相连接，所述第二电阻R2的另一端、第一场效应管单元Q3(A)的栅极和第一三极管Q1的集电极分别与所述第一发光二极管D1的负极相连接；所述第三电阻R3的一端与所述用于连接外部电源的负极接线端相连接，所述第三电阻R3的另一端和第一场效应管单元Q3(A)的源极分别与第一三极管Q1的基极相连接；所述第一三极管Q1的发射极与所述用于连接外部电源的负极接线端相连接；所述第一场效应管单元Q3(A)的漏极与所述超级电容单元的负极相连接；所述超级电容单元的正极与所述用于连接外部电源的正极接线端相连接；所述放电控制电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一微动开关S1、第二三极管Q2和第二场效应管单元Q3(B)；所述第四电阻R4的一端与所述用于连接外部电源的正极接线端相连接，所述第四电阻R4的另一端与第一微动开关S1的一端相连接；所述第五电阻R5的一端、第二三极管Q2的集电极和第二场效应管单元Q3(B)的栅极分别与第一微动开关S1的另一端相连接；所述第六电阻R6的一端、第七电阻R7的一端和第二场效应管单元Q3(B)的源极分别与第二三极管Q2的基极相连接；所述第五电阻R5的另一端、第二三极管Q2的发射极、第六电阻R6的另一端和第七电阻R7的另一端分别与所述超级电容单元负极相连接。

在上述实施例中，为保障无电池电源电路安全稳定运行，通过所述充电控制电路对所述超级电容单元进行限流充电时，通过所述第一电阻R1、第二电阻R2和第一发光二极管Q2构成第一场效应管单元Q3(A)的偏置电路，为第一场效应管单元Q3(A)提供偏置电压，以保障其正常稳定工作；通过所述放电控制电路对负载进行限流供电时，所述第四电阻R4、第五电阻R5和第一微动开关S1构成第二场效应管单元Q3(B)的偏置电路，为第二场效应管单元Q3(B)提供偏置电压，以保障其正常稳定工作。

在上述实施例中，所采用的各电阻、二极管、三极管、微动开关和场效应管等元件的规格均根据目标应用的电源及电子产品进行设置；为增强电路整体运行的协调稳定性，优选地，第一场效应管单元Q3(A)和第二场效应管单元Q3(B)选用同种类型场效应管。

上述实施例中本实用新型所述无电池电源电路的应用同实施例1，具体地，本实用新型还提供了一种包括本实施例所述无电池电源电路的无电池袖珍电源，其内部电路如图4所示，在所述电源本体上设置充电接口，所述充电接口优选为miroUSB接口或者miniUSB接口，以miniUSB接口为例，miniUSB接口的正极端和负极端即所述用于连接外部电源的接线端P1的正极接线端和负极接线端，本实用新型无电池袖珍电源能够采用手机、充电宝等多种设备进行充电，能够为多种负载供电。如图4所示，以采用手机等移动通讯端充电为例：miniUSB接口通过数据线与手机的充电口连接，为本实用新型无电池袖珍电源进行充电，充电过程中，第一电阻R1、第一发光二极管D1与第二电阻R2为第一场效应管单元Q3(A)提供保障其正常工作的偏置电压，第一场效应管单元Q3(A)的漏极和源极导通；在充电开始时，电流通过所述超级电容单元、第一场效应管单元Q3(A)和第三电阻R3到miniUSB接口端子的负极端，由于超级电容内阻极低，充电开始所述超级电容单元内部相当于短路，所以，第一三极管Q1为限流三极管，当电流在第三电阻R3上产生的压降大于第一三极管Q1的基极与发射极的导通电压时，第一三极管Q1的集电极与发射极导通，将第一场效应管单元Q3(A)的栅极电压拉低，第一场效应管单元Q3(A)的漏极、源极断开，第一场效应管单元Q3(A)处于截止状态，此时限流电阻第三电阻R3上的电流降为零，第一三极管Q1由导通恢复为截止，第一场效应管单元Q3(A)的漏极、源极由截止恢复导通，如此循环往复实现限流充电。在此充电过程中，在第一三极管Q1导通同时，第一电阻R1上通过的电流增大，第一发光二极管D1亮灯；在将要充满电时，充电电流减小，小于设计值时，第一三极管Q1截止，第一发光二极管D1上的电流减小，直到第一发光二极管D1灭灯表示充电结束。当使用无电池袖珍电源供电时，按下第一微动开关S1按钮，第四电阻R4通过第一微动开关S1与第五电阻R5为第二场效应管单元Q3(B)提供保障其正常工作的偏置电压，第二场效应管单元Q3(B)的漏极和源极处于导通状态，为用于连接负载的接线端P2所连接的负载供电，使负载工作；当流过第六电阻R6和第七电阻R7的电流大于第二三极管Q2的基极发射极导通电压时，第二三极管Q2的集电极和发射极由截止状态变为导通状态，将第二场效应管单元Q3(B)的栅极电压拉低，第二场效应管单元Q3(B)的漏极和源极也由导通状态变为截止状态，此时第六电阻R6和第七电阻R7的电流降低为零，第二三极管Q2的集电极和发射极由截止状态恢复为导通状态，第二场效应管单元Q3(B)的漏极和源极由截止状态恢复为导通状态，如此循环往复实现限流供电，为负载提供工作电流。

基于上述实施例中本实用新型所述无电池袖珍电源的应用，本实用新型还提供了一种包括本实施例所述无电池袖珍电源的电子装置，本实施例所述无电池袖珍电源尤其适于制备点烟器和紫光灯等仅需短时用电而且使用不是很频繁的电子装置，在制备此类电子装置应用上述实施例的无电池电源电路时，优选以两组超级电容单体即第一超级电容单体C1和第二超级电容单体C2串联组成所述超级电容单元。如图5所示，应用上述实施例中本实用新型的无电池电源电路制备的无电池袖珍电源，包括电源本体及所述电源本体上设置的充电接口9和连接本体内部无电池电源电路的第一微动开关S1的外部按钮8，在所述电源本体的一端设有负载连接端10，所述负载连接端为可拆卸连接端，以此无电池袖珍电源组装制作电子装置，只需通过将不同用电部件设备与无电池袖珍电源的负载连接端10连接固定即可。以点烟器为例，如图6和图7所示，将负载连接端10与发热部件连接，从而实现无电池电源电路的用于连接负载的接线端P2与发热部件的发热丝F1相连接，按下连接所述第一微动开关S1的外部按钮8，即可通过所述放电控制电路以上述限流供电方式为所述发热丝提供工作电流，如需对无电池电源充电，只需通过充电接口9与电脑、手机等电器连接即可；再如紫光灯，如图8所示，将负载连接端10与紫光灯连接，从而实现无电池电源电路的用于连接负载的接线端P2与由第二发光二极管D2和第八电阻R8串联组成的紫光灯工作电路相连接，按下连接所述第一微动开关S1的外部按钮，即可通过所述放电控制电路以上述限流供电方式为所述发热丝提供工作电流，如需对无电池电源充电，只需通过充电接口9与电脑、手机等电器连接即可；基于所述用于连接负载的接线端设置为可拆卸连接端，能够在实现利用本实用新型无电池袖珍电源的小型化、便携性和安全性的同时，实现其多功能性，根据工况需要，为其他短时不频繁用电负载供电。

总体上，本实用新型所提供的无电池电源电路、无电池袖珍电源及应用该电源的电子装置，有效地解决了现今电池电源的安全性低、寿命短、环境污染及体积和重量大等问题，节约大量元器件，以低成本实现小型化、便携性的同时，实现了安全性和使用寿命的显著增加，提高了工作效率，大幅降低了经济成本，拓宽了使用的温度范围，适于大规模推广应用。

本实用新型不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。