共用充放电接口的移动电源的制作方法

本申请涉及移动电源技术领域，尤其涉及一种共用充放电接口的移动电源。

背景技术：

随着智能移动电子产品的发展及广泛应用，移动电源也越来越受到人们的青睐，移动电源也被称为“充电宝”，移动电源可通过市电的交流电源实现充电，内部的电池存放电能，必要时给移动电子设备充电。

现有技术中，移动电源的输入输出分别由不同的接口完成，必须具有一个固定的充电输入接口用于为移动电源充电，还具有其它至少一个放电输出接口，用于为电子设备供电和/或充电。独立设置充电输入接口和放电输出接口，增大了移动电源的体积，此外，用户每次使用移动电源时，都需要先确认插入的接口，比较繁琐，使用不便。

技术实现要素：

本申请的目的在于提出一种改进的共用充放电接口的移动电源，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

本申请提供了一种共用充放电接口的移动电源，所述移动电源包括：电池、微控制单元mcu、电压转换电路、至少一个输入输出接口电路、充电检测电路，所述电池与所述电压转换电路电连接，所述电压转换电路与每个输入输出接口电路电连接，所述mcu与所述电压转换电路电连接，所述mcu与每个输入输出接口电路电连接，用于识别插入输入输出接口电路的电子设备，并控制所述电压转换电路工作，为电子设备供电和/或充电；所述充电检测电路与每个输入输出接口电路电连接，且同时与所述mcu电连接，所述mcu通过所述充电检测电路检测充电器接入哪个输入输出接口电路，并控制所述电压转换电路为降压电路，为所述电池充电。

在一些实施例中，在每个输入输出接口电路与所述mcu之间电连接一个过流检测电路，当所述移动电源为电子设备充电和/或供电时，过流检测电路用于检测放电电流是否大于第一电流阈值，当为所述移动电源充电时，过流检测电路还用于检测充电电流是否大于第二电流阈值。

在一些实施例中，当所述移动电源为电子设备充电和/或供电时，所述电压转换电路是用于将所述电池的电压转换为该电子设备所需电压的升压电路。

在一些实施例中，当所述移动电源为电子设备充电和/或供电时，所述电压转换电路是用于将所述电池的电压转换为该电子设备所需电压的降压电路。

在一些实施例中，所述电压转换电路包括放电电压检测电路，所述放电电压检测电路与所述mcu电连接，所述mcu通过所述放电电压检测电路实时监测为电子设备提供的电压是否异常。

在一些实施例中，所述电压转换电路包括电池电压检测电路，所述电池电压检测电路与所述mcu电连接，所述mcu通过所述电池电压检测电路实时监测所述移动电源在充放电的过程中，所述电池电压是否异常。

在一些实施例中，在输入输出接口电路与所述mcu之间电连接一个识别电路，所述mcu通过所述识别电路识别插入该输入输出接口的电子设备。

在一些实施例中，所述电压转换电路与每个输入输出接口电路之间串联一个开关电路，所述移动电源还包括第二电压转换电路，所述第二电压转换电路与每个输入输出接口电路之间串联一个开关电路，所述第二电压转换电路用于将所述电池的电压转换为某一固定电压值的电压，所述mcu与所述第二电压转换电路电连接，用于控制所述第二电压转换电路工作，所述mcu与每个开关电路电连接，用于控制该开关电路的导通与断开；所述mcu识别插入各个输入输出接口电路的电子设备需要的充电电压，控制相应开关电路的导通，为各个电子设备自适应提供所需的不同或相同电压值的充电电压。

在一些实施例中，所述移动电源还包括指示灯电路，所述指示灯电路与所述mcu电连接，所述mcu控制所述指示灯电路中发光二极管的亮灭用于指示所述移动电源是否开机、电量多少、充电状态。

在一些实施例中，所述移动电源还包括过温检测电路，所述过温检测电路与所述mcu电连接，在充放电的过程中，所述mcu一旦检测到温度大于预设阈值，则控制所述移动电源关机。

本申请的移动电源包括电池、微控制单元mcu、电压转换电路、至少一个输入输出接口电路、充电检测电路。其中，电池与电压转换电路电连接，电压转换电路与每个输入输出接口电路电连接，mcu与电压转换电路电连接，mcu与每个输入输出接口电路电连接，充电检测电路与每个输入输出接口电路电连接，且同时与mcu电连接。当为移动电源充电时，mcu通过充电检测电路识别插入的充电器，然后，控制电压转换电路为降压电路，为电池充电。当移动电源对电子设备供电和/或放电时，mcu通过充电协议与直连的输入输出接口电路通信，识别电子设备，控制电压转换电路作为升压电路，为电子设备提供其所需的供电和/或充电电压，电路实现简单。每个接口既能作为放电的输出接口，还能作为充电的输入接口，实现充放电接口的一体化，用户在插入充电器或待充电的电子设备时，不用事先确认哪个是充电输入接口，哪个是放电输出接口，使用方便，适合低年龄段人群。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请移动电源的一个实施例的结构原理框图；

图2是本申请移动电源的另一个实施例的结构原理框图；

图3是本申请移动电源的一个实施例中输入输出接口电路、开关电路、过流检测电路的电路示意图；

图4是本申请移动电源的一个实施例中第一电压转换电路的电路示意图；

图5是本申请移动电源的一个实施例中第二电压转换电路的电路示意图；

图6是本申请移动电源的一个实施例中指示灯电路的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参考图1，该图是本申请的共用充放电接口的移动电源的一个实施例的结构原理框图。如图所示，在本实施例中，移动电源包括两个输入输出接口电路，即第一输入输出接口电路、第二输入输出接口电路，此外，移动电源还包括电池、电压转换电路、充电检测电路、第一过流检测电路、第二过流检测电路、微控制单元mcu。其中，充电检测电路与mcu电连接，同时分别与第一输入输出接口电路、第二输入输出接口电路电连接。mcu通过充电检测电路检测充电器接入哪个输入输出接口电路，然后，控制电压转换电路作为降压电路工作，为电池充电。mcu同时通过相应的过流检测电路采集充电电流，为保护移动电源，将采集的充电电流与第二电流阈值做比较，如果充电电流大于第二电流阈值，则控制移动电源关机。作为示例，第一输入输出接口电路、第二输入输出接口电路中的接口都是usbtype-c接口，因充电检测电路与usbtype-c接口的一个管脚电连接，当充电器插入第一输入输出接口电路的usbtype-c接口后，控制向该usbtype-c接口的该管脚输出预设电压值的电压，mcu通过充电检测电路检测到该管脚上预设电压值的电压，确定第一输入输出接口插入充电器，然后，mcu控制电压转换电路将充电器输出的高电压降压为电池满电时的4.2v的充电电压，同时，mcu通过第一过流检测电路实时采集充电电流的大小。

在本实施例中，当电子设备插入第一输入输出接口电路和/或第二输入输出接口电路时，mcu通过充电协议与电子设备通信，识别插入输入输出接口电路的电子设备，并控制电压转换电路工作，为电子设备充电和/或供电。每个电子设备需要的供电和/或充电电压值不同，该电压值包括但不限于5v、9v、12v、20v。在本实施例中，电压转换电路将电池的电压转换为5v电压。电池电压与5v电压之间的电压差，决定该电压转换电路为升压电路还是降压电路。在本实施例中，电池满电时的电压为4.2v，所以该电压转换电路为升压电路。在本实施例的其它可选的实现方式中，电池电压高于电子设备需要的电压，在为电子设备供电时，该电压转换电路为降压电路，例如，电压转换电路是将7.4v的电池电压转换成5v的降压电路。

此外，mcu通过与插入充电器的输入输出接口电连接的过流检测电路检测放电电流，如果放电电流大于第一电流阈值，为保护移动电源和电子设备，控制移动电源关机。作为示例，两个电子设备分别先后插入第一输入输出接口电路、第二输入输出接口电路，电压转换电路将电池电压升压为5v的供电电压，为两个电子设备供电，mcu分别通过第一过流检测电路、第二过流检测电路实时采集第一输入输出接口电路、第二输入输出接口电路输出的放电电流，如果有一个放电电流大于第一电流阈值，则控制移动电源关机。

在本实施例中，电压转换电路除具有实现电压转换的相关电路外，还包括放电电压检测电路，放电电压检测电路与mcu电连接，mcu通过放电电压检测电路实时监测为电子设备提供的电压是否异常。具体的：移动电源为插入第一输入输出接口电路和/或第二输入输出接口电路的电子设备提供5v的充电电压，在充电和/或供电的过程中，允许输出的充电电压在5v周围上下波动，例如，上下波动0.5v，一旦输出电压的电压值超过上述允许的波动范围，则判定电压异常，控制移动电源关机。

在本实施例中，电压转换电路还包括电池电压检测电路，电池电压检测电路与mcu电连接，mcu通过电池电压检测电路实时监测移动电源在充放电的过程中，电池电压是否异常。随着移动电源对外电子设备不断供电和/或充电，电池的电压不断变小。在为移动电源充电时，随着充电器不断为移动电源充电，电池电压不断变大。为保护电池，防止电池在充放电的过程中，电池的电压过大或过小，mcu实时监测电池的电压，一旦电池的电压不在预设安全范围内，则控制相应开关电路的断开或控制移动电源关机。

在本实施例中，当为移动电源充电时，mcu通过充电检测电路识别插入的充电器，然后，控制电压转换电路为降压电路，为电池充电。当移动电源对电子设备供电和/或放电时，mcu通过充电协议与直连的输入输出接口电路通信，识别电子设备，控制电压转换电路作为升压电路，为电子设备提供5v的供电和/或充电电压，电路实现简单。每个接口既能作为放电的输出接口，还能作为充电的输入接口，实现充放电接口的一体化，用户在插入充电器或待充电的电子设备时，不用事先确认哪个是充电输入接口，哪个是放电输出接口，使用方便，适合低年龄段人群。

继续参考图2，图2是本申请移动电源的另一个实施例的结构原理框图。在本实施例中，三个输入输出接口电路不仅能作为充电输入接口，还能作为放电输出接口，且每个输入输出接口电路都支持输出两种不同电压值的电压，根据识别的电子设备所需的电压，自适应输出电子设备所需的电压。其中，本实施例中的第一电压转换电路与上一个实施例中电压转换电路的功能相同，在为电子设备供电和/或充电时，支持将电池的电压转换成5v的输出电压，在为移动电源充电时，支持将充电器的高电压降压到电池满电量时的4.2v电压。本实施例中的第二电压转换电路将电池电压转换成12v的输出电压。第一电压转换电路、第二电压转换电路分别通过一个开关电路与每个输入输出接口电路电连接。其中，第一电压转换电路与第一输入输出接口电路串联第一开关电路、与第二输入输出接口电路串联第三开关电路、与第三输入输出接口电路串联第五开关电路。第二电压转换电路与第一输入输出接口电路串联第二开关电路、与第二输入输出接口电路串联第四开关电路、与第三输入输出接口电路串联第六开关电路。mcu与每个电压转换电路电连接，控制电压转换电路工作；mcu还与每个开关电路电连接，用于控制每个开关电路的导通与断开。

本实施中的mcu内部仅集成了两个用于实现快充协议的电路，mcu通过内部集成的上述两个电路实现与插入第一输入输出接口电路、第二输入输出接口电路的电子设备进行快充协议通信，识别所需的充电和/或供电电压。在第三输入输出接口电路与mcu之间电连接一个识别电路，mcu通过该识别电路实现与插入第三输入输出接口电路的电子设备的快充协议通信，识别其所需的充电和/或供电电压。

在本实施例中，当电子设备插入任一输入输出接口电路的接口中，移动电源默认提供5v的供电和/或充电电压，然后，mcu通过快充协议与该电子设备通信，识别该电子设备需要的充电电压值，如果该电子设备的充电电压是5v，则保持该输入输出接口电路与5v第一电压转换电路之间的开关电路的导通，如果该电子设备的充电电压是12v，则mcu控制该输入输出接口电路与5v第一电压转换电路之间的开关电路的断开，控制该输入输出接口电路与12v第二电压转换电路之间的开关电路的导通，同时控制第二电压转换电路工作，完成电压的切换，为该电子设备提供12v的电压。当将其他的电子设备插入移动电源其他空闲的输入输出接口电路时，mcu重复执行上述步骤，为该电子设备提供需要的5v或12v的电压。实现自动识别电子设备所需电压值，然后，自适应为该电子设备提供匹配的所需电压。

在本实施例中，上述移动电源还包括充电检测电路，其中，充电检测电路与mcu电连接，充电检测电路还同时分别与第一输入输出接口电路、第二输入输出接口电路、第三输入输出接口电路电连接，用于检测输入输出接口电路是否有充电器接入，如果有充电器接入，mcu可识别到具体是哪个输入输出接口电路接入充电器，然后，控制该输入输出接口电路与第一电压转换电路之间开关电路的导通，通过第一电压转换电路为电池充电，充电时，第一电压转换电路支持将充电器的高电压降压到电池满电量时的4.2v的电压。所以本实施例移动电源的每个接口电路都是输入输出接口电路，既支持为移动电源充电，又支持自适应为电子设备提供所需的电压。

在本实施例中，每个输入输出接口电路与mcu之间电连接一个过流检测电路，每个过流检测电路检测与其电连接的输入输出接口的放电电流和充电电流，一旦mcu检测出异常，则控制相应开关电路的断开或控制移动电源关机。作为示例，移动电源通过第一输入输出接口电路对第一电子设备提供5v的供电和/或充电电压时，还通过第二输入输出接口电路对第二电子设备提供12v的供电和/或充电电压，还通过第三输入输出接口电路对第三电子设备提供5v的供电和/或充电电压。第一过流检测电路用于检测为第一电子设备提供的放电电流是否大于电流阈值，如果大于电流阈值，为保护第一电子设备及移动电源，mcu控制第一开关电路的断开，停止为第一电子设备供电和/或充电。第二过流检测电路用于检测为第二电子设备提供的放电电流是否大于电流阈值，如果大于电流阈值，为保护第二电子设备及移动电源，mcu控制第四开关电路的断开，停止为第二电子设备供电和/或充电。第三过流检测电路用于检测为第三电子设备提供的放电电流是否大于电流阈值，如果不大于电流阈值，则继续为第三电子设备供电和/或充电，第三过流检测电路继续监控为第三电子设备提供的放电电流。作为示例，当充电器接入任何一个输入输出接口电路，为上述移动电源充电时，mcu通过与该输入输出接口电路电连接的过流检测电路，检测充电电流是否大于第二电流阈值，如果大于第二电流阈值，则控制移动电源关机，如果不大于第二电流阈值，则继续为移动电源充电，上述过流检测电路继续监控充电电流。

在本实施例中，移动电源还包括指示灯电路，指示灯电路由电阻、电容、开关元器件及三个发光二极管组成，三个发光二极管分别与mcu的三个管脚电连接，mcu控制三个发光二极管的亮灭用于指示移动电源是否开机、电量多少、充电状态等信息。

在本实施例中，移动电源还包括过温检测电路，过温检测电路与mcu电连接，在充放电的过程中，mcu一旦检测到温度大于预设阈值，则断开相应的开关电路或控制移动电源关机。

本申请的移动电源包括两个电压转换电路、三个输入输出接口电路，每个输入输出电路既支持插入充电器，为移动电源充电，还支持对外电子设备自适应提供其所需的5v或12v的电压，且同时支持为三个电子设备提供不同电压值的电压。

接口电路的个数决定该移动电源能同时最多为几个电子设备供电和/或充电；因不同的电压转换电路用于将电池的电压转换为不同固定电压值的电压，所以电压转换电路的个数决定每个接口电路支持提供多少种不同电压值的供电和/或充电电压。所以根据实际需要，设计接口电路的个数和电压转换电路的个数。此外，不同的电压转换电路用于将电池的电压转换为不同固定电压值的电压，该固定电压值包括但不限于5v、9v、12v、20v，电池电压与某固定电压值之间的电压差，决定该电压转换电路为升压电路还是降压电路。

继续参考图3，该图是上一实施例中输入输出接口电路、开关电路、过流检测电路的一个电路示意图，如图所示，虚线圈定的301是一输入输出接口电路，该接口是usbtype-c接口。虚线圈定的302是一开关电路，该开关电路由场效应管q3、场效应管q4、三极管q8、电阻r3、电阻r39、电阻r6组成，其中，电阻r3一端同时电连接场效应管q3的源极与场效应管q4的源极，电阻r3的另一端同时电连接场效应管q3的门极与场效应管q4的门极，且同时电连接三极管q8的集电极，三极管q8的发射极接地，在三极管q8的基极与发射极之间电连接电阻r39，此外，三极管q8的基极通过电阻r6与mcu电连接，另外，场效应管q3的漏极与接口电路201电连接，场效应管q4的漏极与第一电压转换电路电连接。其中，开关电路的原理如下：当mcu输出高电平时，三极管q8基极电压变高，三极管q8导通，场效应管q3、q4门极被拉低，此时场效应管q3、q4的源极一直是高电平，门极电压小于源极电压，所以场效应管q3、q4导通，开关电路导通。反之，当mcu输出低电平时，三极管q8截止，场效应q3、q4门极电压和源极电压相同，场效应q3、q4截止，开关电路不导通。

在图3中，虚线圈定的303是过流检测电路，如图所示，过流检测电路303由电阻r10、rs1、电容c2组成。各元器件的连接关系如图所示，图中ocp00指示的线接mcu的一个管脚。过流检测电路303采集充电电流、放电电流的过程相同。具体的：输入输出接口电路301的电流经过rs1才接地，电流流经rs1时在rs1和r10的连接点上产生电压，根据欧姆定律可知流经rs1的电流。mcu通过采集r10右端的电压，即可知道当前的电流大小。电容c2起到滤波作用，可以让mcu采集到的数据更稳定。mcu通过流检测电路303检测流经输入输出接口电路301的充电电流、放电电流是否异常。

继续参考图4，该图是一实施例中第一电压转换电路的一个电路示意图。当移动电源对外电子设备充电和/或供电时，该第一电压转换电路将低电池电压升压为5v的电压。如图所示，第一电压转换电路主要由场效应管、电容、电感组成。图中out0h、out0l指示的线电连接mcu的不同管脚，即场效应管q10和q25的门极电连接到mcu。图中c_hv指示的线通过第一开关电路与第一输入输出接口电路电连接，通过第三开关电路与第二输入输出接口电路电连接，通过第五开关电路与第三输入输出接口电路电连接。该第一电压转换电路利用电容和电感的储能原理，配合mcu控制q10、q25的门极间隔打开，实现升压功能，c_hv输出5v电压。当通过充电器为该移动电源充电时，该第一电压转换电路利用电容储能和电感对电流阻碍原理，配合mcu控制q10、q25的门极间隔打开，实现降压功能，将充电器输出的高电压降低至移动电源所需的4.2v电压。

另外，图中的第一电压转换电路左边电路为放电电压检测电路401。如图所示，放电电压检测电路401由电阻r14、r16、电容c11组成，图中，c_hv为电压输出端，电阻r14、r16组成分压电路，电容c11起到滤波作用，可以让mcu采集到的数据更稳定。图中ouvp00线与mcu电连接，mcu检测ouvp00处的电压，作为升压反馈。mcu通过检测ouvp00处的电压监测该电压转换电路对外电子设备提供的电压是否异常，即提供的电压是否超过允许的波动范围，如果提供的电压异常，mcu控制相应开关电路的断开或控制移动电源关机。

另外，如图所示，第一电压转换电路右边电路为电池电压检测电路402，该电池电压检测电路402由电阻r17、r18、电容c12组成，图中bat1+接电池的正极，电阻r17、r18串联后接地，组成分压电路，电容c12起到滤波作用，可以让mcu采集到的数据更稳定。batv接mcu的一个管脚，mcu检测batv处的电压，作为电池电压反馈。随着移动电源对外电子设备不断供电和/或充电，电池的电压不断变小。在为移动电源充电时，随着充电器不断为移动电源充电，电池电压不断变大。为保护电池，防止电池在充放电的过程中，电池的电压过大或过小，mcu实时监测电池的电压，一旦电池的电压不在预设安全范围内，则控制相应开关电路的断开或控制移动电源关机。

本实施例的第一电压转换电路，所用元器件量少，但能实现的功能多。在为电子设备充电和/或供电时，能将电池的低电压升压为电子设备需要的5v电压；在为移动电源充电时，能将充电器输出的高电压降压到电池满电时的4.2v电压；在上述充放电的过程中，还能实时监测电池电压是否异常，在对电子设备放电时，还能实时监测充电电压是否异常。

继续参考图5，该图是一实施例中第二电压转换电路的一个电路示意图。该第二电压转换电路将电池低电压升压为12v的电压。如图所示，第二电压转换电路主要由场效应管、电容、电感组成，其连接关系如图所示。图中out1h、out1l指示的线电连接mcu的不同管脚，即场效应管q16和q24的门极电连接到mcu。图中hv1指示的线通过第二开关电路与第一输入输出接口电路电连接，通过第四开关电路与第二输入输出接口电路电连接，通过第六开关电路与第三输入输出接口电路电连接。该第二电压转换电路利用电容和电感的储能原理，配合mcu控制q16、q24的门极间隔打开，实现升压功能。hv1输出12v电压。图中，圈定电容c14表示，在实际调试的时候，根据实际情况，决定保留电容c14，还是删除电容c14。

另外，图中的第二电压转换电路左边电路为放电电压检测电路501，如图所示，放电电压检测电路501由电阻r32、r33、电容c23组成，图中ouvp01与mcu电连接，mcu通过检测ouvp01处的电压监测该电压转换电路对外电子设备提供的电压是否异常，即提供的电压是否超过允许的波动范围，如果提供的电压异常，mcu控制相应开关电路的断开或控制移动电源关机。

继续参考图6，该图是一实施例中指示灯电路的一个电路示意图。如图所示，该指示灯电路由电阻、电容、开关元器件及三个led(lightemittingdiode，发光二极管)组成，图中，led1、led2、led3指示的线分别电连接mcu的不同管脚，mcu控制三个发光二极管的亮灭，用于指示移动电源是否开机、电量多少、充电状态。作为示例，三个led灯全灭，表示当前移动电源关机，移动电源开机后，led灯亮，亮的led灯的数量代表当前移动电源的电量，例如，三个led灯都亮表示当前移动电源的电量大于百分之九十，两个led灯亮，表示当前移动电源的电量大于百分之四十且小于等于百分之九十，只有一个led灯亮，表示当前移动电源的电量小于等于百分之四十。当为移动电源充电时，led灯闪烁。

本申请的移动电源不仅能为常见的电子设备自适应充电和/或供电，还能应用于拼搭的玩具车中。具体的：本申请的移动电源属于玩具车的一个零件，玩具车还包括两个电机，移动电源为上述两个电机供电。一个电机用于驱动玩具车前轮，控制玩具车的转向。另一个电机用于驱动玩具车后轮，控制玩具车的前进或后退。当然，上述实施方案还可应用于机器人，控制机器人不同关节处电机的转动。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。