一种放电装置的制作方法

本实用新型涉及电池充放电领域，具体而言，涉及一种放电装置。

背景技术：

目前，便携式电池多为单节锂电池，其输出电压大多为3.8V。为了提高充电速度，采用提高充电电压来减少在充电过程的发热热量，然而提高充电电压之后会导致便携式电池的输出电压同样变高，不能对现有常用电压的系统兼容，致使提高充电电压后的高压电池不能广泛应用。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种放电装置。

有鉴于此，根据本实用新型的提供了一种放电装置，包括：电源接口；电荷泵变换电路；电荷泵变换电路的输入端与电源接口的输出端相连接；用电器，用电器的输入端与电荷泵变换电路的输出端相连接；电荷泵变换电路包括一个或多个串联的电荷泵变换子电路；控制器，控制器与电荷泵变换电路的控制端相连接。

本实用新型提供的放电装置，控制器控制电荷泵变换电路将电源接口处的输出电压变换至与用电器使用的电压，使得电源接口的输出经过变换后能够兼容用电器的电压需求，为用电器提供用电需求，解决了现阶段电源接口电压与用电电压不匹配的情况，同时，使用电荷泵能够解决现阶段的使用电感降压转换效率较低的问题，避免了使用电感过程中电感发热造成的能量损失。

另外，根据本实用新型提供的上述技术方案中的放电装置，还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，一个或多个串联的电荷泵变换子电路中任一电荷泵变换子电路包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电容以及第二电容；第一开关的输出端分别与第三开关的输入端和第一电容的一端相连接；第二开关的输入端和第四开关的输入端分别与第一电容的另一端相连接；第二开关的输出端和第三开关的输出端通过第二电容接地；第四开关的输出端与用电器的输入端相连接。

在上述任一技术方案中，优选地，第一开关的控制端、第二开关的控制端、第三开关的控制端、第四开关的控制端与控制器相连接。

在上述技术方案中，一个或多个串联的电荷泵变换子电路中任一电荷泵变换子电路中包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电容以及第二电容，其中第一开关的控制端、第二开关的控制端、第三开关的控制端、第四开关的控制端与控制器相连接，第一开关的输入端与电源接口的输出端相连接，在与电源接口相连后，电源接口的电压施加在第一开关的输入端和第四开关的输出端，控制器控制第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关的状态，同时为第一电容、第二电容以及用电器和/或相邻的电荷泵变换子电路的第一电容和第二电容进行充电，由上述多个开关和多个电容组成的电荷泵变换子电路在实现了电压的变换的同时，提高了放电效率，避免了使用电感时产生的热量损耗。

在上述任一技术方案中，优选地，在电荷泵变换子电路的数量为一个时，第一开关的输入端与电源接口的输出端相连接；第二开关的输出端和第三开关的输出端与用电器的输入端相连接。

在电荷泵变换子电路的数量为一个时，第一开关的输入端与电源接口的输出端相连接，第二开关的输出端和第三开关的输出端与用电器的输入端相连接，用于将电源接口的电压转化至用电器，为用电器提供电源，通过连接后的电荷泵变换子电路能够实现对电源接口电压的降压作用，因此将高压接口的高压降低传输给用电器，从而提升了电源接口的兼容性。

在上述任一技术方案中，优选地，在电荷泵变换子电路的数量为多个时，多个串联的电荷泵变换子电路中相邻两个中任意一个利用第二开关的输出端和第三开关的输出端与另一个电荷泵变换子电路的第一开关的输入端相连接。

在该技术方案中，电荷泵变换子电路的数量为多个时，即为至少两个电荷泵变换子电路串联，相邻两个电荷泵变换子电路中的前一个电荷泵变换子电路的第二开关的输出端和第三开关的输出端和后一个电荷泵变换子电路的第一开关的输入端相连接，串联后的电荷泵变换子电路中第一个电荷泵变换子电路的第一开关的输入端与电源接口相连接，进而实现电源接口电压的连续变换，直至与用电器的需求电压相同，实现了在电源接口的电压与用电器的需求电压差距较大时的降压处理，满足了多种电压的降压需求，提高电源接口的兼容性。

在上述任一技术方案中，优选地，电源接口的电压是用电器的需求电压的偶数倍，且与电荷泵变换子电路的数量相同。

在该技术方案中，在电源接口的电压是用电器的需求电压的偶数倍时，选用电荷泵变换子电路串联的数量可以根据电源接口的电压与用电器的需求电压的比值选取，如电荷泵变换子电路串联的数量等于电源接口的电压与用电器的需求电压的比值，从而在确定电源接口的电压以及用电器的需求电压时，可直接确定需要串联的电荷泵变换子电路的数量，无需复杂的计算即可确定放电装置的连接关系。

在上述任一技术方案中，优选地，电荷泵变换子电路的因数为0.5。

在该技术方案中，电荷泵变换子电路的因数包括但不局限于0.5，可以根据用户需求合理选取，进而利用电荷泵变换子电路对电源接口的电压进行降压处理，以符合用电器的用电需求。

在上述任一技术方案中，优选地，在收到第一控制信号时，控制器控制第一开关和第二开关开启以及第三开关和第四开关闭合，以使电源接口向第一电容、第二电容和用电器放电；或在收到第二控制信号时，控制第三开关和第四开关开启以及第一开关和第二开关闭合，以使用第一电容、第二电容向用电器放电。

在该技术方案中，控制器在接收到第一控制信号时，控制第一开关和第二开关开启以及第三开关和第四开关闭合，进而通过电源接口向第一电容、第二电容以及用电器进行放电；在接收到第二控制信号时，控制第三开关和第四开关开启以及第一开关和第二开关闭合，以使用第一电容、第二电容向用电器放电，利用第一电容和第二电容对用电器进行放电，避免了现阶段使用电感元件的转换电路转换效率低，以及发热严重的情况，同时，应用上述控制信号的上述结构的电荷泵变换子电路能够加快放电速度，提高整体电能的传输效率。

在多个电荷泵变换子电路进行串联时，相邻两个电荷泵变换子电路中前一个电荷泵变换子电路通过第二开关的输出端和第三开关的输出端与另一个电荷泵变换子电路的第一开关的输入端的连接关系，为另一个电荷泵变换子电路中的第一电容、第二电容进行充电，值得指出的是，当另一个电荷泵变换子电路为多个电荷泵变换子电路串联的最后一个时，在对最后一个电荷泵变换子电路进行充电的同时，还对用电器进行供电，进而完成整个电路将电能的传输，实现了将电源接口的电压转换至用电器需求的电压进行供电，便于多种电压的电源接口为用电器进行供电，降低了用电器的供电条件。

在上述任一技术方案中，优选地，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关至少包括一个或多个并联的开关元件；一个或多个并联的开关元件为晶体管；以及第一电容和第二电容至少包括一个或多个并联的电容元件。

在该技术方案中，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关至少包括一个或多个并联的开关元件，一个或多个并联的开关元件为晶体管；以及第一电容和第二电容至少包括一个或多个并联的电容元件，具体地，根据用户需求合理选择设置，进而提高放电装置的整体转换效率，优选地，晶体管为场效应管或三极管。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括，高压电池，高压电池与电源接口相连接。

在该技术方案中，通过将高压电池与电源接口相连，进而实现利用电池对用电器进行供电，解决了现阶段的高压电池兼容性差的问题，同时使用高压电池对用电器进行供电，在对高压电池进行充电时，在提高充电速度的同时，能够减少电池充电过程的发热，为高压电池的广泛应用提供了一种解决方案。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本实用新型第一个实施例的放电装置的示意框图；

图2示出了本实用新型中电荷泵变换子电路的具体连接示意图；

图3示出了本实用新型在接收到第一控制信号的电路导通示意图；

图4示出了本实用新型在接收到第一控制信号的电路导通示意图；

图5示出了本实用新型的一个实施例的放电装置连接关系的示意图。

图2至图4中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1电源接口，2电荷泵变换电路，3用电器，4控制器，5高压电池，电荷泵变换子电路20，202第一开关，204第二开关，206第三开关，208第四开关，210第一电容，212第二电容。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本实用新型的的实施例提供了一种放电装置。

图1示出了本实用新型第一个实施例的放电装置的示意框图。

如图1所示，本实用新型第一个实施例的放电装置包括：

电源接口1；电荷泵变换电路2；电荷泵变换电路2的输入端与电源接口1的输出端相连接；用电器3，用电器3的输入端与电荷泵变换电路2的输出端相连接；电荷泵变换电路2包括一个或多个串联的电荷泵变换子电路；控制器4，控制器4与电荷泵变换电路2的控制端相连接。

本实用新型提供的放电装置，控制器4控制电荷泵变换电路2将电源接口1处的输出电压变换至与用电器3使用的电压，使得电源接口1的输出经过变换后能够兼容用电器3的电压需求，为用电器3提供用电需求，解决了现阶段电源接口1电压与用电器3的需求电压不匹配的情况，同时，使用电荷泵能够解决现阶段的使用电感降压转换效率较低的问题，避免了使用电感过程中电感发热造成的能量损失。用电器3可能是用电元器件、用电电路或其他有用电需求的装置。

图2示出了本实用新型中电荷泵变换子电路的具体连接示意图。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，优选地，一个或多个串联的电荷泵变换子电路20中任一电荷泵变换子电路20包括：第一开关202、第二开关204、第三开关206、第四开关208、第一电容210以及第二电容212；第一开关202的输出端分别与第三开关206的输入端和第一电容210的一端相连接；第二开关204的输入端和第四开关208的输入端分别与第一电容210的另一端相连接；第二开关204的输出端和第三开关206的输出端通过第二电容212接地；第四开关208的输出端与用电器3的输入端相连接。

优选地，第一开关202的控制端、第二开关204的控制端、第三开关206的控制端、第四开关208的控制端与控制器4相连接。

在该实施例中，一个或多个串联的电荷泵变换子电路20中任一电荷泵变换子电路20中包括第一开关202、第二开关204、第三开关206、第四开关208、第一电容210以及第二电容212，其中第一开关202的控制端、第二开关204的控制端、第三开关206的控制端、第四开关208的控制端与控制器4相连接，第一开关202的输入端与电源接口1的输出端相连接，在与电源接口1相连后，电源接口1的电压施加在第一开关202的输入端和第四开关208的输出端，控制器4控制第一开关202、第二开关204、第三开关206以及第四开关208的状态，同时为第一电容210、第二电容212以及用电器和/或相邻的电荷泵变换子电路的第一电容210和第二电容212进行充电，由上述多个开关和多个电容组成的电荷泵变换子电路在实现了电压的变换的同时，提高了放电效率，避免了使用电感时产生的热量损耗。

需要说明的是，由于由第一开关202、第二开关204、第三开关206、第四开关208、第一电容210以及第二电容212所组成的电路结构通常可被称为Charge PumpConverter(电荷泵变换)电路。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，在电荷泵变换子电路20的数量为一个时，第一开关202的输入端与电源接口1的输出端相连接；第二开关204的输出端和第三开关206的输出端与用电器3的输入端相连接。

在该实施例中，在电荷泵变换子电路20的数量为一个时，第一开关202的输入端与电源接口1的输出端相连接，第二开关204的输出端和第三开关206的输出端与用电器3的输入端相连接，用于将电源接口1的电压转化至用电器3，为用电器3提供电源，通过连接后的电荷泵变换子电路能够实现对电源接口1电压的降压作用，因此将高压接口的高压降低传输给用电器3，从而提升了电源接口1的兼容性。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，在电荷泵变换子电路20的数量为多个时，多个串联的电荷泵变换子电路20中相邻两个中任意一个利用第二开关204的输出端和第三开关206的输出端与另一个电荷泵变换子电路20的第一开关202的输入端相连接。

在该实施例中，电荷泵变换子电路20的数量为多个时，即为至少两个电荷泵变换子电路20串联，相邻两个电荷泵变换子电路20中的前一个电荷泵变换子电路20的第二开关204的输出端和第三开关206的输出端和后一个电荷泵变换子电路20的第一开关202的输入端相连接，串联后的电荷泵变换子电路20中第一个电荷泵变换子电路20的第一开关202的输入端与电源接口1相连接，进而实现电源接口1电压的连续变换，直至与用电器3的需求电压相同，实现了在电源接口1的电压与用电器3的需求电压差距较大时的降压处理，满足了多种电压的降压需求，提高电源接口1的兼容性。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，电源接口1的电压是用电器3的需求电压的偶数倍，且与电荷泵变换子电路20的数量相同。

在该实施例中，在电源接口1的电压是用电器3的需求电压的偶数倍时，选用电荷泵变换子电路20串联的数量可以根据电源接口1的电压与用电器3的需求电压的比值选取，如电荷泵变换子电路20串联的数量等于电源接口1的电压与用电器3的需求电压的比值，从而在确定电源接口1的电压以及用电器3的需求电压时，可直接确定需要串联的电荷泵变换子电路20的数量，无需复杂的计算即可确定放电装置的连接关系。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，电荷泵变换子电路20的因数为0.5。

在该实施例中，电荷泵变换子电路20的因数包括但不局限于0.5，可以根据用户需求合理选取，进而利用电荷泵变换子电路20对电源接口1的电压进行降压处理，以符合用电器3的用电需求。在本实用新型的一个实施例中，优选地，在收到第一控制信号时，控制器4控制第一开关202和第二开关204开启以及第三开关206和第四开关208闭合，以使电源接口1向第一电容210、第二电容212和用电器3放电；或在收到第二控制信号时，控制第三开关206和第四开关208开启以及第一开关202和第二开关204闭合，以使用第一电容210、第二电容212向用电器3放电。

在该实施例中，控制器在接收到第一控制信号时，控制第一开关202和第二开关204开启以及第三开关206和第四开关208闭合，进而通过电源接口1向第一电容210、第二电容212以及用电器3进行放电；在接收到第二控制信号时，控制第三开关206和第四开关208开启以及第一开关202和第二开关204闭合，以使用第一电容210、第二电容212向用电器3放电，利用第一电容210和第二电容212对用电器3进行放电，避免了现阶段使用电感元件的转换电路转换效率低，以及发热严重的情况，同时，应用上述控制信号的上述结构的电荷泵变换子电路20能够加快放电速度，提高整体电能的传输效率。

在多个电荷泵变换子电路20进行串联时，相邻两个电荷泵变换子电路20中前一个电荷泵变换子电路20通过第二开关206的输出端和第三开关208的输出端与另一个电荷泵变换子电路20的第一开关202的输入端的连接关系，为另一个电荷泵变换子电路20中的第一电容210、第二电容212进行充电，值得指出的是，当另一个电荷泵变换子电路20为多个电荷泵变换子电路20串联的最后一个时，在对最后一个电荷泵变换子电路20进行充电的同时，还对用电器3进行供电，进而完成整个电路将电能的传输，实现了将电源接口1的电压转换至用电器需求的电压进行供电，便于多种电压的电源接口1为用电器3进行供电，降低了用电器3的供电条件。

图3示出了本实用新型在接收到第一控制信号的电路导通示意图。

图4示出了本实用新型在接收到第一控制信号的电路导通示意图。

如图3和图4所示，以电荷泵变换电路2中仅包括一个电荷泵变换子电路为例，假设第一开关202、第二开关204、第三开关206以及第四开关208的均为MOS管，且导通电阻分别可为R1、R2、R3以及R4，第一电容210以及第二电容212的ESR分别可为R5以及R6，则当该电荷泵变换子电路20接收到的控制器4下发的控制信号为第一控制信号，则放电电路的等效电路可简化为图3所示的电路结构；当该电荷泵变换子电路接收到的控制器4下发的控制信号为第二控制信号，则充电电路的等效电路可简化为图4所示的电路结构。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，第一开关202、第二开关204、第三开关206、第四开关208至少包括一个或多个并联的开关元件；一个或多个并联的开关元件为晶体管；以及第一电容210和第二电容212至少包括一个或多个并联的电容元件。

在该实施例中，第一开关202、第二开关204、第三开关206、第四开关208至少包括一个或多个并联的开关元件，一个或多个并联的开关元件为晶体管；以及第一电容210和第二电容212至少包括一个或多个并联的电容元件，具体地，根据用户需求合理选择设置，进而提高放电装置的整体转换效率，优选地，晶体管为场效应管或三极管。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，还包括，高压电池5，高压电池5与电源接口1相连接。

在该实施例中，通过将高压电池5与电源接口1相连，进而实现利用电池对用电器3进行供电，解决了现阶段的高压电池5兼容性差的问题，同时使用高压电池5对用电器3进行供电，在对高压电池5进行充电时，在提高充电速度的同时，能够减少电池充电过程的发热，为高压电池的广泛应用提供了一种解决方案。

在本实用新型第一方面的另一个的实施例中，使用电池的用电器的电压多为3.8V，要给3.8V的电池进行快速充电，只能通大电流进行充电，但是大电流充电又会带来发热的问题，导致客户体验不好。其中发热损耗通过I²R计算得到，在保证电池的功率总量的情况下(电池的功率总量等于电池的容量×标称电压)，可以通过提升电池的标称电压来减小电池的标称容量，以一个标称3.8V 3000mAh锂电池为例，此时电池的标称功率总量为11.4Wh，当电池电压变为7.6V后，相同的功率总量情况下，电池的容量可以会降低到1500mAh。在1C倍率充电的情况下，3.8V 3000mAh电池的充电电流是3A，7.6V 1500mAh电池的充电电流是1.5A。充电路径上的电阻性发热可以用I²R来计算，那么7.6V 1500mAh电池的充电路径电阻性发热是3000mAh 3.8V的1/4。这样可以大大降低充电发热。

电池电压是现有电池电压的N倍，N为正整数，可以取值1，或者2以上的偶数，如2，4，6……。电池电压是现有电池电压的N倍会导致电池放电电压是原来电压的N倍，这就会有系统电压兼容性问题。现有的便携式设备供电大多是基于现有的单节锂电池电压，为3.0V～4.4V之间，所以系统的硬件供电设计都是基于3.0～4.4V之间。

图5示出了本实用新型的一个实施例的放电装置连接关系的示意图。

其中N个串联的电荷泵变换子电路将M×N电压的高压电池降压至M电压，并输出至系统，为系统进行供电，避免了现阶段高压电池和现有系统之间不兼容的问题，同时由于高压电池在充电时发热较低，充电速度快，增加了用电设备的便携性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。