CN101325343A

CN101325343A - 储能式充电器

Info

Publication number: CN101325343A
Application number: CNA2008100603412A
Authority: CN
Inventors: 王京
Original assignee: HANGZHOU APEXEL ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU APEXEL ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2008-12-17

Abstract

本发明涉及一种储能式充电器，包括AC/DC整流电路、直流稳压电路、电池充电电路、电池放电电路、电池升压电路，AC/DC整流电路与直流稳压电路连接，直流稳压电路与电池充电电路、电池放电电路、电池升压电路、直流输出连接，电池充电电路与电池放电电路连接，电池放电电路与电池升压电路连接，电池充电电路设置有充电集成块、电解电容十一、电解电容十二、电阻十四，电池充电电路内装有一个单节的锂离子电池，使储能式充电器在没有市电输入的情况下仍能给负载供电。充电集成块可以对单节锂离子电池进行恒流/恒压充电，提供一个4.2V的恒压充电电压，并用外部电阻调节充电电流以保证锂离子电池不过充。本发明具有适合所有手机正常充电，集220V交流充电、储能于一体，方便实用可靠性高等优点。

Description

储能式充电器

技术领域：

本发明涉及一种储能式充电器，主要用于移动设备的充电。

背景技术：

随着手机、MP3、MP4、数码相机等移动设备的普及，在外出旅行、野外活动时常会遇到移动设备使用中突然没电的尴尬。因此，开发一种集220V交流充电、储能于一体的多功能充电器，适合所有手机正常充电，在野外旅行途中随时作为移动电源为移动设备充电，将大大地便利人们的生活。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种适合所有手机正常充电，集220V交流充电、储能于一体的多功能充电器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该储能式充电器，包括AC/DC整流电路、直流稳压电路、电池充电电路、电池放电电路、电池升压电路，AC/DC整流电路的输入接交流电源，AC/DC整流电路与直流稳压电路连接，直流稳压电路与电池充电电路、电池放电电路、电池升压电路、直流输出连接，电池充电电路与电池放电电路连接，电池放电电路与电池升压电路连接，电池升压电路与直流输出连接，其特征在于电池充电电路设置有充电集成块、电解电容十一、电解电容十二、电阻十四，电池放电电路设置有场效应管、电阻十三，充电集成块的脚三与电解电容十一的负极、电解电容十二的负极、电阻十四、直流稳压电路输出负极连接，充电集成块的脚四与电解电容十一的正极、电阻十三、直流稳压电路输出正极连接，场效应管的栅极接电阻十三的另一端，场效应管的源极接充电集成块的脚八，场效应管的漏极接电池升压电路，锂离子电池与电解电容十二并联。

本发明所述电池升压电路设置有升压控制器、电感三、稳压二极管五、二极管四、二极管六、发光二极管二、电解电容十三、电解电容十四、电阻十五，场效应管的漏极接电感三、发光二极管二的负极、电解电容十三的正极，电感三的另一端接电阻十五、升压控制器的脚三、稳压二极管五的正极，发光二极管二的正极接电阻十五的另一端，升压控制器的脚一接电解电容十三的负极、电解电容十四的负极、直流稳压电路输出负极和电池升压电路输出负极，升压控制器的脚二接稳压二极管五的负极、二极管六的正极、电解电容十四的正极，二极管四的负极、二极管六的负极接电池升压电路输出正极，二极管四的正极接直流稳压电路输出正极。

本发明所述直流稳压电路设置有直流电压电路、逆变电路、直流电压输出电路、控制电路和保护电路，交流电源经AC/DC整流电路整流后接入直流稳压电路的输入，直流电压电路的输出接逆变电路的输入，逆变电路与直流电压输出电路、控制电路连接，直流电压输出电路、保护电路与控制电路连接，直流电压输出电路与电池充电电路、电池放电电路、电池升压电路连接。

本发明具有适合所有手机正常充电，集220V交流充电、储能于一体，方便实用可靠性高等优点。

附图说明：

图1是本发明实施例的电路原理图。

图2是本发明实施例直流稳压电路的电路原理图。

图3是本发明实施例的电路图。

具体实施方式：

参见图1～图3，本发明实施例储能式充电器包括AC/DC整流电路I、直流稳压电路II、电池充电电路III、电池放电电路IV、电池升压电路V，AC/DC整流电路I输入接交流电源AC220V，AC/DC整流电路I与直流稳压电路II连接，直流稳压电路II的输出与电池充电电路III、电池放电电路IV、电池升压电路V、直流输出V+/V-(DC5.4±0.15V)连接，电池充电路III与电池放电电路IV连接，电池放电电路IV与电池升压电路V连接，电池升压电路V与直流输出V+/V-(DC5.4±0.15V)连接。

本发明实施例的AC/DC整流电路I是一个桥式全波整流电路，交流电源AC220V的两端INPUT+/INPUT-接AC/DC整流电路I，经AC/DC整流后的电源连接直流稳压电路II，直流稳压电路II是一个自激式开关电源电路，它的原理(结构)框图参见图2。直流稳压电路II设置有直流电压电路、逆变电路、直流电压输出电路、控制电路和保护电路，直流电压电路的输出接逆变电路的输入，逆变电路与直流电压输出电路、控制电路连接，直流电压输出电路、保护电路与控制电路连接，直流电压输出电路的输出OPUT+/OPUT-与电池放电电路IV、电池升压电路V、直流输出V+/V-相连接。

AC/DC整流电路I的主要元件为整流桥堆DB1，滤波电容、滤波电感。当AC220V输入时，首先由桥式整流BD1桥式全波整流，又由两个2.2uF450V的滤波电容一C1、滤波电容二C2和1.5K的电阻一R1、2.2mH的电感一L1滤波后，输出300V直流电压。

直流稳压电路II的主要元件为开关电源集成电路U1(VIPER12A)，它内含脉冲控制电路、振荡电路、启动电路、功率MOS管、保护电路、自适应门驱动控制电路等，具有外围元件少，可靠性高、可适应极宽的市电电压范围等优点；光电耦合器U2(PC817B)用于光电转换和隔离；经过整流后的300V直流电压经100K的电阻二R2、整流二极管一D1(UF4006)、2200pF/1KV的滤波电容三C3加到开关电源集成电路U1的5、6、7、8脚上，由整流二极管三D3(IN4148)和电容四C4(0.022UF 50V)构成了一个输出电压峰值检测器，因此，电容四C4的电容值将会影响调节电路的精度。当开关电源集成电路U1第8脚的电压达到开启电压时，开关电源集成电路U1开始工作，开关电源集成电路U1内部的功率MOS管开始开关动作，输出的电压经变压器T1(BTR0007)逆变成交流电，从变压器T1的5、6脚输出的电压经二极管二D2(IN5819)、电解电容五C5(220uf/10V)整流滤波后，使稳压二极管一TL1(TL431)反向击穿，同时经过电阻五R5向三极管一Q1基极提供电压，三极管一Q1导通，光电耦合器U2内发光管有电流通过而发光，光电耦合器U2内光敏管兼作变压器T1第3脚交流电压的整流，当发光管不发光时光敏管不起作用，变压器T1第3脚经光电耦合器U2整流后通过开关电源集成电路U1的第3脚对开关电源集成电路U1的输出脉宽进行调整，若电解电容五C5两端电压偏高时，光电耦合器U2内的发光管发光增强，开关电源集成电路U1输出脉冲宽度变窄，变压器T1次级输出电压相应降低；若电解电容五C5两端电压偏低，开关电源集成电路U1输出脉冲宽度增加，电解电容五C5两端电压随之升高并稳定在5.2V，从而达到恒压充电的目的，调整可调电阻RT(50K)，可调节光电耦合器U2内发光管电流大小，以实现对输出电压大小的调整。调整电阻六R6、电阻七R7的阻值(现都为3.9Ω)，可对输出电流进行调整。当电压上升至电阻八R8(10K)与R9(8.5K)的分压超过稳压二极管一TL1的基准，使之导通，从而使光电耦合器U2内发光管熄灭，开关电源集成电路U1停止工作，开关电源集成电路U1停止工作后电压下降，稳压二极管一TL1不工作，光电耦合器U2内发光管发光，从而使开关电源集成电路U1开始工作，周而复始以达到对电路的过压保护。

直流稳压电路II输出的5.2V电压接到电池充电电路III，给锂离子电池BATTERY充电，另一路通过二极管四D4(SS14)至直流输出V+/V-输出，可直接给负载供电。图3中：电容六C6的容值为0.01uf/50V，电容七C7的容值为22uf/50V，电容八C8的容值为1000pf/250AC，电解电容九C9的容值为47uF/10V，电容十C10的容值为0.1uF/10V，三极管一Q1、三极管二Q2均采用8050，电感二L2的感抗为33uH，电阻三R3的阻值为10欧姆，电阻四R4的阻值为56欧姆，电阻五R5的阻值为1K，电阻十一R11的阻值为2.7K，电阻十二R12的阻值为3.9K，电阻十六R16的阻值为1K，电阻十七R17的阻值为3.8K，电阻十八R18的阻值为300欧姆，电阻十九R19的阻值为33K。

本发明实施例的电池充电电路III设置有充电集成块U3(CN3068)、电解电容十一C11(4.7uf)、电解电容十二C12(4.7uf)、15K(150mA)的电阻十四R14，充电集成块U3的脚三(VDD)与电解电容十一C11的负极、电解电容十二C12的负极、电阻十四R14、直流稳压电路II输出负极OPUT-连接，充电集成块的脚四(VCC)与电解电容十一C11的正极、直流稳压电路II输出正极OPUT+连接，电池充电电路III内装有一个单节的锂离子电池BATTERY，锂离子电池BATTERY与电解电容十二C12并联，使储能式充电器在没有市电输入的情况下仍能给负载供电，由于锂离子电池BATTERY的充电电压必须严格保持在(4.2V±0.05V)，若超过4.5V，会造成永久性损坏，因此必须对锂离子电池BATTERY的充电进行监测和保护。

电池充电电路III的主要元器件是充电集成块U3，这是可以对单节锂离子电池进行恒流/恒压充电的充电器电路，它可以固定的提供一个4.2V的恒压充电电压，并用外部电阻调节充电电流以保证锂离子电池不过充。其具体的工作方式如下。

从直流稳压电路II输出的5.2V电压经过电解电容十一C11的滤波，输入到充电集成块U3的4、3脚，从充电集成块U3的5、1两脚输出恒定的4.2V直流电源经电解电容十二C12滤波对锂离子电池BATTERY进行充电。通过调整电阻十四R14的电阻对充电电流进行调整。

本发明实施例的电池放电电路IV是由电阻十三R13(1K)、场效应管Q3(4435)组成，因为锂离子电池其放电电压不得低于2.2V，否则也将造成永久性损坏。因此必须对锂离子电池BATTERY的放电进行监测和保护。

场效应管Q3的栅极接电阻十三R13的另一端，场效应管Q3的源极接充电集成块U3的脚八，场效应管Q3的漏极接电池升压电路V。

当储能式充电器在使用市电时，场效应管Q3的栅极处于高电平态，使场效应管Q3截止，锂离子电池BATTERY只能进行充电，无法进行放电，此时负载使用的是直流稳压电路II输出的电压。当没有市电时，场效应管Q3的栅极处于低电平，场效应管Q3导通，锂离子电池BATTERY经过场效应管Q3到电池升压电路V，经电池升压电路V升压将4.2V升压到5.4V输出给负载供电。

本发明实施例的电池升压电路V设置有升压控制器U4(DH6360)、电感三L3(3.3～10uH)、稳压二极管五D5、二极管四D4、二极管六D6(SS14)、发光二极管二LED2、电解电容十三C13(476C)、电解电容十四C14(476C)、电阻十五R15(330欧姆)，场效应管Q3的漏极接电感三L3、发光二极管二LED2的负极、电解电容十三C13的正极，电感三L3的另一端接电阻十五R15、升压控制器U4的脚三(LX)、稳压二极管五D5的正极，发光二极管二LED2的正极接电阻十五R15的另一端，升压控制器U4的脚一(VSS)接电解电容十三C13的负极、电解电容十四C14的负极、直流稳压电路II输出负极OPUT-和电池升压电路V输出负极V-，升压控制器U4的脚二(VOUT)接稳压二极管五D5的负极、二极管六D6的正极、电解电容十四C14的正极，二极管四D4的负极、二极管六D6的负极接电池升压电路V输出正极V+，二极管四D4的正极接直流稳压电路II输出正极OPUT+。

电池升压电路V是储能式充电器在没有市电，靠内部自带的锂离子电池BATTERY放电对负载进行供电时，将锂离子电池BATTERY的放电电压抬升到5.4V的电路。电池升压电路V的主要元器件升压控制器U4是一个由基准电源、振荡电路、比较器、PFM控制电路等构成的COMS升压DC/DC控制器。其具体的工作方式为，锂离子电池BATTERY的放电电压经过电感三L3、稳压二极管五D5、升压控制器U4组成的升压DC/DC电路将锂离子电池BATTERY的放电电压抬升到5.4V输出，调整电感三L3的感抗可以对输出电压的大小进行调节。

凡是本发明实施例技术方案和技术特征的简单变形或组合，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims

1、一种储能式充电器，包括AC/DC整流电路、直流稳压电路、电池充电电路、电池放电电路、电池升压电路，AC/DC整流电路的输入接交流电源，AC/DC整流电路与直流稳压电路连接，直流稳压电路与电池充电电路、电池放电电路、电池升压电路、直流输出连接，电池充电电路与电池放电电路连接，电池放电电路与电池升压电路连接，电池升压电路与直流输出连接，其特征在于：电池充电电路设置有充电集成块、电解电容十一、电解电容十二、电阻十四，电池放电电路设置有场效应管、电阻十三，充电集成块的脚三与电解电容十一的负极、电解电容十二的负极、电阻十四、直流稳压电路输出负极连接，充电集成块的脚四与电解电容十一的正极、电阻十三、直流稳压电路输出正极连接，场效应管的栅极接电阻十三的另一端，场效应管的源极接充电集成块的脚八，场效应管的漏极接电池升压电路，锂离子电池与电解电容十二并联。

2、根据权利要求1所述的储能式充电器，其特征在于：所述电池升压电路设置有升压控制器、电感三、稳压二极管五、二极管四、二极管六、发光二极管二、电解电容十三、电解电容十四、电阻十五，场效应管的漏极接电感三、发光二极管二的负极、电解电容十三的正极，电感三的另一端接电阻十五、升压控制器的脚三、稳压二极管五的正极，发光二极管二的正极接电阻十五的另一端，升压控制器的脚一接电解电容十三的负极、电解电容十四的负极、直流稳压电路输出负极和电池升压电路输出负极，升压控制器的脚二接稳压二极管五的负极、二极管六的正极、电解电容十四的正极，二极管四的负极、二极管六的负极接电池升压电路输出正极，二极管四的正极接直流稳压电路输出正极。

3、根据权利要求1或2所述的储能式充电器，其特征在于：所述直流稳压电路设置有直流电压电路、逆变电路、直流电压输出电路、控制电路和保护电路，交流电源经AC/DC整流电路整流后接入直流稳压电路的输入，直流电压电路的输出接逆变电路的输入，逆变电路与直流电压输出电路、控制电路连接，直流电压输出电路、保护电路与控制电路连接，直流电压输出电路与电池充电电路、电池放电电路、电池升压电路连接。