一种复合供电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及供电领域，特别提供了一种复合供电系统。
【背景技术】
[0002]伴随着物联网技术和智能穿戴技术蓬勃发展，相应产品层出不穷，功能异常丰富，电池作为提供动力的心脏自然也受到了越来越多的关注和重视，而可充电电池由于其可循环使用，倍受广大用户青睐。但是目前市场上很大一部分产品仅依靠充电电池来为产品提供动力，这种单一供电模式存在着以下的不足:一是频繁的充放电严重缩短了充电电池的使用寿命;二是随着负载的增大电池容量也相应增大，这直接造成产品的体积增大。
[0003]因此，如何增长充电电池的使用寿命和减小充电电池的体积，是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种复合供电系统，以解决充电电池使用寿命短和体积膨大的技术问题。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
一种复合供电系统，其特征在于，包括:
能量收集单元10，与外部能量源相连，用于收集和临时存储所述外部能量源传递过来的电能，还用于当收集到的电能大于或等于预设的阈值时输出临时存储的电能；
充电电池单元20，用于当所述能量收集单元10收集到的电能小于预设的阈值时进行电能的输出；
电压调整单元30，分别与所述能量收集单元10和所述充电电池单元20连接，用于将所述能量收集单元10或所述充电电池单元20输出的电能转换成稳定输出的直流电。
[0006]进一步地，所述能量收集单元10包括:
整流子单元11，用于将收集到的所述外部能量源传递过来的电能中的交流电转换为直流电，所述外部能量源传递过来的电能为自然界中的微小能量转化而成；
储能子单元12，与所述整流子单元11相连，用于临时储存所述整流子单元11转换后的直流电。
[0007]进一步地，所述能量收集单元10还包括电源切换子单元13和能量输出子单元14，所述电源切换子单元13包括第一开关管Ql，所述第一开关管Ql与所述储能子单元12、所述能量输出子单元14和所述充电电池单元20相连，当所述储能子单元12收集到的电能大于/等于预设的阈值时，导通所述第一开关管Ql，开启所述能量输出子单元14工作，同时关断所述充电电池单元20，由所述能量输出子单元14输出收集的电能；当所述储能子单元12收集到的电能小于预设的阈值时，截止所述第一开关管Ql，关断所述能量输出子单元14，同时开启所述充电电池单元20，由所述充电电池单元20输出电能。
[0008]进一步地，所述能量输出子单元14包括第二开关管Q2和第三开关管Q3，所述第二开关管Q2和所述第三开关管Q3均为P沟道金属-氧化物半导体场效应管，所述第二开关管Q2的栅极与所述第三开关管Q3的栅极相连，所述第二开关管Q2的源极与所述第三开关管Q3的源极相连，所述第二开关管Q2的漏极与所述储能子单元12相连，所述第三开关管Q3的漏极与电压输出端相连。
[0009]进一步地，所述能量收集单元10还包括:
分压子单元15，与所述储能子单元12和所述电源切换子单元13相连，用于对所述储能子单元12储存的直流电进行分压，以控制所述第一开关管Ql的导通和截止。
[0010]进一步地，所述分压子单元15包括第一电阻Rl和第二电阻R2，所述第一开关管Ql为N沟道金属-氧化物半导体场效应管，所述第一电阻Rl的一端与所述第一开关管Ql的栅极相连，所述第一电阻Rl的另一端与所述第一开关管Ql的源极相连，所述第二电阻R2的一端与所述第一开关管Ql的栅极相连，所述第二电阻R2的另一端与所述储能子单元12相连，当所述第一电阻Rl两端的电压超过或等于所述第一开关管Ql的开启电压时，所述第一开关管Ql导通；当所述第一电阻Rl两端的电压低于所述第一开关管Ql的开启电压时，所述第一开关管Ql关断。
[0011]进一步地，所述能量收集单元10还包括:
正反馈子单元16，与所述电源切换子单元13和电压输出端相连，用于抬升所述第一开关管Ql的栅极电压，以延迟所述第一开关管Ql的关闭时间。
[0012]进一步地，所述充电电池单元20为无线充电电池。
[0013]本发明具有以下有益效果:
本发明提供的复合供电系统，可实现能量收集单元和充电电池单元二者切换为负载进行供电，其中，能量收集单元收集外部的微能量以对负载供电，不但节约了能源，而且减小了充电电池的工作时间，有利于延长充电电池的使用寿命;并且一定程度减少了电池的容量需求，进而减小了充电电池在产品上的所占空间。本发明结构简单、成本低廉，便于在物联网产品或智能穿戴产品上推广和使用。
[0014]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0015]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明复合供电系统一实施例的功能模块框图；
图2是本发明复合供电系统一实施例的电路图；以及图3是本发明复合供电系统一实施例中充电电池单元功能模块框图。
【具体实施方式】
[0016]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发明。
[0017]参照图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种复合供电系统，包括能量收集单元10和充电电池单元20，能量收集单元10，与外部能量源相连，用于收集和临时存储外部能量源传递过来的电能，还用于当收集到的电能大于或等于预设的阈值时输出临时存储的电能；充电电池单元20，用于当能量收集单元10收集到的电能小于预设的阈值时进行电能的输出；以及电压调整单元30，分别与能量收集单元10和充电电池单元20连接，用于将能量收集单元10或充电电池单元20输出的电能转换成稳定输出的直流电，电压调整单元30具有3-19V的宽输入电压范围。其中，外部能量源为自然界中的微小能量，例如自然界中诸如光能、机械能、热能和电磁能等，能量收集单元10负责收集转化的电能并把收集的电能临时存储在储能器件中。在本实施例中，从外部能量源接收到的电能被优先使用，只有当收集到的电能不足时，即当收集到的电能小于预设的阈值时，充电电池才自动投入，输出电池电压。
[0018]本实施例提供的复合供电系统，采用能量收集单元收集外部的微能量以对负载供电，不但节约了能源，而且减小了充电电池的工作时间，有利于延长充电电池的使用寿命；并且一定程度减少了充电电池单元的容量需求，进而减小了充电电池单元在产品上的所占空间。本实施例结构简单、成本低廉，便于在物联网产品或智能穿戴产品上推广和使用。
[0019]进一步地，如图1和图2所示，本实施例提供的复合供电系统，能量收集单元10包括整流子单元11、储能子单元12、电源切换子单元13、能量输出子单元14、分压子单元15和正反馈子单元16，其中，整流子单元11，用于将收集到的外部能量源传递过来的电能中的交流电转换为直流电;储能子单元12，与整流子单元11相连，用于储存整流子单元11转换后的直流电。整流子单元11包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，四个二极管构成整流桥;储能子单元12可以是一只或多只并联的陶瓷电容，也可以是一只或多只串联的超级电容。在本实施例中，储能子单元12包括第一电容Cl，第一电容Cl的两端分别与整流子单元11的输出端相连。四个二极管组成整流桥负责把外部的交流电转换为直流电并存储在第一电容Cl中。电源切换子单元13包括第一开关管Ql，第一开关管Ql与储能子单元12、能量输出子单元14和充电电池单元20相连，当储能子单元12收集到的电压大于预设的第一充电电池输出阈值电压时导通第一开关管Ql，开启能量输出子单元14工作，同时关断充电电池单元20，由能量输出子单元14输出收集的电能；当储能子单元12收集到的电压小于预设的第二阈值收集电压时截止第一开关管Ql，关断能量输出子单元14，同时开启充电电池单兀20，由充电电池单兀20输出电池电压。进一步地，分压子单兀15，与储能子单元12和电源切换子单元13相连，用于对储能子单元12储存的直流电进行分压，以控制第一开关管Ql的导通和截止。具体地，分压子单元15包括第一电阻Rl和第二电阻R2，第一开关管Ql为N沟道金属-氧化物半导体场效应管，第一电阻Rl的一端与第一开关管Ql的栅极相连，第一电阻Rl的另一端通过第一开关管Ql的源极相连，第二电阻R2的一端与第一开关管Ql的栅极相连，第二电阻R2的另一端与储能子单元12相连，当第一电阻Rl两端的电压超过或等于第一开关管Ql的开启电压时，第一开关管Ql导通，充电电池单元20关断，能量输出子单元14工作输出收集到的电能；当第一电阻Rl两端的电压低于第一开关管Ql的开启电压时，第一开关管Ql关断，能量输出子单兀14关断，开启充电电池单兀20。正反馈子单兀16，与电源切换子单元13和电压输出端VO相连，用于抬升第一开关管Ql的栅极电压，以延迟第一开关管Ql的关闭时间。在本实施中优选方案中，正反馈单元16包括第三电阻R3，第三电阻R3的一端与第一开关管Ql的栅极相连，第三电阻R3的另一端与电压输出端VO相连。能量输出子单元14包括第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四电阻R4、第五电阻R5和第五二极管D5，第二开关管Q2和第三开关管Q3均为P沟道金属-氧化物半导体场效应管，第五二极管D5