CN103219777B - 一种小型大功率的多功能移动电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小型大功率的多功能移动电源。目前大多数移动电源输出功率小，且易短路、使用寿命短。本发明包括锂电池、单片机芯片控制电路、充电电路、温度和过放保护电路、输出电路、输出显示电路、5V稳压源电路、电量显示电路、短路保护电路；短路保护电路输出端与温度和过放保护电路输入端连接，输出电路输入端与温度和过放保护电路输出端连接、输出端与输出显示电路的输入端连接，锂电池与单片机芯片控制电路连接，单片机芯片控制电路与温度保护电路连接，单片机芯片控制电路输入端与5V稳压源电路输出端连接、输出端与电量显示电路输入端连接。本发明的移动电源具备多种充电输入方式，使用方便且采用太阳能充电，绿色环保。

Description

一种小型大功率的多功能移动电源

技术领域

本发明属于移动电源技术领域，涉及一种小型大功率的多功能绿色环保移动电源，具体涉及一种可以采用太阳能电池板充电、车载电源充电和室内220V/50Hz交流电三种锂电池充电方式，20伏特(V)、12伏特(V)以及5伏特(V)三种输出电压方式的移动电源。

背景技术

目前，市场上的移动电源基本是以市电充电，这种移动电源在户外使用有一定的局限性。输出功率也较小，一般只有10瓦特(W)左右，只能给手机、MP3/4/5、PAD等小功率电子产品充电。而且因为功率较小，目前市场上的大多数移动电源没有采取过热、过流、欠压和过压保护装置，从而导致了由于移动电源短路而造成的安全事故；也因为没有很好地控制电路，造成锂电池的使用寿命缩短等缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种小型大功率的多功能移动电源，用以克服传统移动电源的输入方式单一，输出方式单一，安全性能差等缺点。

本发明包括锂电池、单片机控制电路、充电电路、温度和过放保护电路、输出电路、输出显示电路、5V稳压源电路、电量显示电路、短路保护电路；充电电路的一个输出端与锂电池的输入端电连接、另一个输出端与单片机控制电路的一个输入端信号连接，锂电池的输出端与短路保护电路的输入端电连接，短路保护电路的输出端与温度和过放保护电路的输入端电连接，温度和过放保护电路的输出端与输出电路的输入端信号连接，输出电路的输出端与输出显示电路的输入端信号连接，锂电池与单片机控制电路电连接，单片机控制电路与温度和过放保护电路信号连接，单片机控制电路的另一个输入端与5V稳压源电路的输出端信号连接，单片机控制电路的输出端与电量显示电路的输入端信号连接。

所述的充电电路包括充电芯片U1、P沟道MOS场效应晶体管Q1、电感L1、二极管D1～D2，电容C1～C9，电阻R1～R7；充电芯片U1的第1引脚与第三电容C3的一端连接，第2脚与第一电容C1的负极、第二电容C2的一端、第4引脚、第5引脚、第四电阻R4的一端、第7引脚、第3引脚、第六电容C6的一端、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端、第五电阻R5的一端、第四电容C4的负极、第五电容C5的一端、第三电阻R3的一端连接后并接地，第6引脚与第四电阻R4的另一端连接，第8引脚与第七电容C7的另一端连接，第9引脚与第七电阻R7的一端连接，第10引脚与第九电容C9的一端、第六电阻R6的一端、第五电阻R5的一端连接，第11引脚与第六电容C6的另一端连接，第13引脚与第一电感L1的一端、第一电阻R1的一端连接，第14引脚与第九电容C9的另一端、第六电阻R6的另一端、第一电阻R1的另一端、第四电容C4的正极、第五电容C5的另一端、第二电阻R2的一端连接后与锂电池的输入端连接，第15引脚与第一电容C1的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、P沟道MOS场效应晶体管Q1的漏极连接后接电源VCC，第16引脚与P沟道MOS场效应晶体管Q1的栅极连接；P沟道MOS场效应晶体管Q1的源极与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极、第一电感L1的另一端连接，第二二极管D2的阳极接地，第七电阻R7的另一端与第八电容C8的另一端连接，第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的另一端连接后作为充电电路的输出端Vbat-Samp；所述的第一二极管D1、第二二极管D2为肖特基二极管，第一电容C1、第四电容C4为电解电容，第六电容C6、第八电容C8为瓷片电容，，第四电阻R4为负热敏电阻，充电芯片U1的型号为CN3705；

所述的锂电池电压为12V，采用现有市场上可以购买到的3.7V锂电池，三节串联而成。

所述的短路保护电路包括电流过载保护器F1；电流过载保护器F1的第1引脚与锂电池的输出端连接，第2引脚作为短路保护电路9的输出端Vbat2；

所述的温度和过放保护电路包括继电器Relay、MOS管Q2、二极管D3、电阻R8；继电器Relay的第1引脚与第3引脚、第三二极管D3的阴极连接后与短路保护电路的输出端Vbat2连接，第2引脚与第三二极管D3的阳极、MOS管Q2的漏极连接，第3引脚与常闭触点第5引脚连接，第4引脚悬空，第5引脚作为温度和过放保护电路的输出端Vmain；MOS管Q2的栅极与第八电阻R8的一端连接、源极接地，第八电阻R8的另一端作为温度和过放保护电路的信号端Control；

所述的输出电路包括5V输出电路、12V输出电路、20V输出电路；

所述的5V输出电路包括第二芯片U2、二极管D4、电感L2、端子P1、电容C10～C11，电阻R9～R12；第二芯片U2的第1引脚与温度和过放保护电路的输出端Vmain连接，第2引脚与第四二极管D4的阴极、第二电感L2的一端连接，第3引脚与第5引脚、第四二极管D4的阳极、第十电容C10的负极、第十一电容C11的一端连接后接地，第4引脚与第二电感L2的另一端、第十电容C10的正极、第十一电容C11的另一端、第十电阻R10的一端、第十一电阻R11的一端、第一端子P1的第2引脚连接；第十电阻R10的另一端与第九电阻R9的一端、第一端子P1的第1引脚连接，第十一电阻R11的另一端与第十二电阻R12的一端、第一端子P1的第3引脚连接，第九电阻R9的另一端、第十二电阻R12的另一端均接地；第一端子P1的第2引脚作为5V输出接口5V-OUT；所述的第二芯片U2的型号为LM2576；

所述的12V输出电路包括电容C12～C13，端子P2；第十二电容C12的一端与第十三电容C13的一端、第二端子P2的第1引脚连接后与温度和过放保护电路的输出端Vmain连接，第十二电容C12的另一端与第十三电容C13的另一端连接后接地，第二端子P2的第2引脚接地；所述的第二端子P2的第1引脚作为12V输出接口12V-OUT；

所述的20V输出电路包括20V输出主电路、20V输出控制电路；

所述的20V输出主电路包括PNP三极管Q3、N沟道MOS管Q4、电感L3、电流互感器T1A、电阻R13、二极管D5～D6、电容C14～C17；第十四电容C14的正极与第十五电容C15的一端、第三电感L3的一端连接后与温度和过放保护电路的输出端Vmain连接，第十四电容C14的负极与第十五电容C15的另一端、PNP三极管Q3的集电极、N沟道MOS管Q4的源极、第十六电容C16的负极、第十七电容C17的一端连接后接地，第三电感L3的另一端与第一电流互感器T1A的一端、第六二极管D6的阳极连接，第六二极管D6的阴极与第十六电容C16的正极、第十七电容C17的另一端连接后作为20V输出主电路的输出端20V-OUT，第一电流互感器T1A的另一端与N沟道MOS管Q4的漏极连接，N沟道MOS管Q4的栅极与PNP三极管Q3的发射极、第五二极管D5的阴极连接，第五二极管D5的阳极与PNP三极管Q3的基极、第十三电阻R13的一端连接，第十三电阻R13的另一端作为20V输出主电路的输入端PWM；所述的第十四电容C14、第十六电容C16为电解电容；

所述的20V输出控制电路包括第三芯片U3、NPN三极管Q5、电流互感器T1B、电阻R14～R21、电容C18～C21；第三芯片U3的第1引脚与第十八电容C18的一端、第二十一电阻R21的一端连接，第2引脚与第十八电容C18的另一端、第二十一电阻R21的另一端、第十四电阻R14的一端、第十五电阻R15的一端连接，第3引脚与第十七电阻R17的一端、第十九电容C19的一端、第十九电阻R19的一端连接，第4引脚与第二十电阻R20的一端、第二十电容C20的一端、NPN三极管Q5的基极连接，第5引脚与第二十一电容C21的一端连接后接地，第6引脚与20V输出主电路的输入端PWM连接，第7引脚接电源，第8引脚与第二十一电容C21的另一端、第二十电阻R20的另一端、NPN三极管Q5的集电极连接后作为20V输出控制电路的第一输出端V1；NPN三极管Q5的发射极与第十九电阻R19的另一端连接，第二十电容C20的另一端接地，第十七电阻R17的另一端与第十八电阻R18的一端、第七二极管D7的阴极连接，第七二极管D7的阳极与第十六电阻R16的一端、第二电流互感器T1B的一端连接，第二电流互感器T1B的另一端与第十六电阻R16的另一端、第十八电阻R18的另一端、第十九电容C19的另一端连接后接地，第十五电阻R15的另一端接地，第十四电阻R14的另一端作为20V输出控制电路的第二输出端20V-OUT；所述的第三芯片U3的型号为UC3843；

所述的5V稳压源电路包括第四芯片U4、电容C22～C25；第四芯片U4的第1引脚与第二十三电容C23的一端、第二十二电容C22的正极连接后接电源VCC，第2引脚与第二十三电容C23的另一端、第二十二电容C22的负极、第二十四电容C24的一端、第二十五电容C25的负极连接后接地，第3引脚与第二十四电容C24的另一端、第二十五电容C25的正极连接后作为5V稳压源电路的输出端；所述的第四芯片U4的型号为7805，第二十二电容C22、第二十五电容C25为电解电容；

所述的单片机控制电路包括单片机芯片U5、运算放大器U6、电阻R22～R26、电容C26～C28；单片机芯片U5的第1引脚与5V稳压源电路的输出端连接，第2引脚作为单片机控制电路的第一输出端LED100％，第3引脚作为单片机控制电路的第二输出端LED75％，第4引脚与第二十三电阻R23的一端、第二十八电容C28的一端连接，第6引脚与温度和过放保护电路的信号端Control连接，第7引脚与第二十六电容C26的一端、第一运算放大器U6的第1引脚、第一运算放大器U6的第2引脚连接，第10引脚与第二十七电容C27的一端、第一运算放大器U6的第5引脚、第一运算放大器U6的第7引脚连接，第11引脚作为单片机控制电路的第三输出端LED50％，第12引脚作为单片机控制电路的第四输出端LED25％，第14引脚接地，第5、8、9、13引脚悬空；第一运算放大器U6的第3引脚与第二十二电阻R22的一端连接，第4引脚接地，第6引脚与第二十四电阻R24的一端连接，第8引脚与锂电池电连接；第二十二电阻R22的另一端与充电电路3的输出端Vbat-Samp连接，第二十四电阻R24的另一端与第二十五电阻R25的一端、第二十六电阻R26的一端连接，第二十三电阻R23的另一端、第二十五电阻R25的另一端均与5V稳压源电路的输出端连接，第二十六电容C26的另一端、第二十七电容C27的另一端、第二十八电容C28的另一端、第二十六电阻R26的另一端均接地；所述的单片机芯片U5的型号为PIC16F616T-I/SL，第一运算放大器U6的型号为LM358，第二十六电阻R26为负热敏电阻；

所述的电量显示电路包括电阻R27～R30、发光二极管LED1～LED4；第二十七电阻R27的一端与单片机控制电路的第四输出端LED25％连接、另一端与第一发光二极管LED1的阳极连接，第二十八电阻R28的一端与单片机控制电路的第三输出端LED50％连接、另一端与第二发光二极管LED2的阳极连接，第二十九电阻R29的一端与单片机控制电路的第二输出端LED75％连接、另一端与第三发光二极管LED3的阳极连接，第三十电阻R30的一端与单片机控制电路的第一输出端LED100％连接、另一端与第四发光二极管LED4的阳极连接，第一发光二极管LED1的阴极与第二发光二极管LED2的阴极、第三发光二极管LED3的阴极、第四发光二极管LED4的阴极连接后接地；

所述的输出显示电路包括运算放大器U7、电阻R31～R36、发光二极管LED5～LED7；第二运算放大器U7的第5引脚与第三十一电阻R31的一端、第三十四R34的一端，第6引脚与第三十二电阻R32的一端连接，第7引脚与第三十三电阻R33的一端连接，第8引脚接电源VCC，第4引脚接地，第1、2、3引脚悬空；第三十三电阻R33的另一端与第五发光二极管LED5的阳极连接，第五发光二极管LED5的阴极、第三十四R34的另一端均接地，20V输出主电路的输出端20V-OUT、20V输出控制电路的第二输出端20V-OUT连接与第三十一电阻R31的另一端连接，第三十二电阻R32的另一端与20V输出控制电路的第一输出端V1连接；第三十五电阻R35的一端与5V输出电路的输出端5V-OUT连接、另一端与第六发光二极管LED6的阳极连接，第三十六电阻R36的一端与12V输出电路的输出端12V-OUT连接、另一端与第七发光二极管LED6的阳极连接，第六发光二极管LED6的阴极与第七发光二极管LED6的阴极连接后接地；所述的第二运算放大器U7的型号为LM358。

本发明具有的有益效果：

本发明采用绿色环保的清洁太阳能充电，一定程度上缓解了资源紧缺、环境污染严重的现状，同时本发明的移动电源具备多种充电输入方式，可使用便捷的车载电源以及市电进行充电，方便户外使用。本发明移动电源的输出端配置了三个独立的输出端口，分别为DC5V输出，最大功率可达10W，可以为手机等小功率电子产品充电；DC12V输出，最大功率可达36W，可以为数码相机等电子产品充电；DC20V输出，最大功率可达90W，可以为笔记本电脑等较大功率电子产品充电。本发明的三种电压值输出接口，给移动电子产品进行供电时无需拆下内置电池。为了更高效地对移动电源进行控制，从而使其在安全性能、用户体验等方面得到提高，本发明在充放电过程中都使用了单片机控制电路进行控制。单片机控制电路给电路提供短路、过热以及过放保护三种保护。短路保护，采用了一个电流过载保护器，当主回路电流超过设定的10A时过载保护器开关跳开，电路停止工作；过热保护分别采用两个R4、R26负热敏电阻，分别检测充电回路和输出回路发热最大的功率器件。充电回路充电温度控制在0～45摄氏度，当温度超过此范围充电电路停止给电池充电。放电回路温度控制在-20～65摄氏度，一旦温度超过上限温度65摄氏度，单片机控制电路采集到过温信号，执行关断命令，当温度回到额定温度内时，电路又开启工作；过放保护：采用电池电压取样控制，当电池电压低于8.5V时，关断电路，防止对锂电池造成伤害。与此同时，本发明也对电芯剩余电量和放电输出电压进行了可视化的LED控制显示设计。单片机控制电路检测控制的电芯剩余电量显示模块由4个依次排列的节能LED灯组成，分别用以表示电量刻度25％、50％、75％以及100％。此外，当三个独立电压值输出接口有能量输出时，标识对应电压输出值的LED灯均会自动被点亮。

附图说明

图1为本发明的系统构成图；

图2为充电电路的电路图；

图3为短路保护电路的电路图；

图4为温度和过放保护电路的电路图；

图5为5V输出电路的电路图；

图6为12V输出电路的电路图；

图7为20V输出主电路的电路图；

图8为20V输出控制电路的电路图；

图9为5V稳压源电路的电路图；

图10为单片机控制电路的电路图；

图11为电量显示电路的电路图；

图12(a)为输出显示电路的部分电路图；

图12(b)为输出显示电路的部分电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的分析。

如图1所示，本发明包括锂电池1、单片机控制电路2、充电电路3、温度和过放保护电路4、输出电路5、输出显示电路6、5V稳压源电路7、电量显示电路8、短路保护电路9；充电电路3的一个输出端与锂电池1的输入端电连接、另一个输出端与单片机控制电路2的一个输入端信号连接，锂电池1的输出端与短路保护电路9的输入端电连接，短路保护电路9的输出端与温度和过放保护电路4的输入端电连接，温度和过放保护电路4的输出端与输出电路5的输入端信号连接，输出电路5的输出端与输出显示电路6的输入端信号连接，锂电池1与单片机控制电路2电连接，单片机控制电路2与温度和过放保护电路4信号连接，单片机控制电路2的另一个输入端与5V稳压源电路7的输出端信号连接，单片机控制电路2的输出端与电量显示电路8的输入端信号连接。

如图2所示，所述的充电电路3包括充电芯片U1、P沟道MOS场效应晶体管Q1、电感L1、二极管D1～D2，电容C1～C9，电阻R1～R7；充电芯片U1的第1引脚与第三电容C3的一端连接，第2脚与第一电容C1的负极、第二电容C2的一端、第4引脚、第5引脚、第四电阻R4的一端、第7引脚、第3引脚、第六电容C6的一端、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端、第五电阻R5的一端、第四电容C4的负极、第五电容C5的一端、第三电阻R3的一端连接后并接地，第6引脚与第四电阻R4的另一端连接，第8引脚与第七电容C7的另一端连接，第9引脚与第七电阻R7的一端连接，第10引脚与第九电容C9的一端、第六电阻R6的一端、第五电阻R5的一端连接，第11引脚与第六电容C6的另一端连接，第13引脚与第一电感L1的一端、第一电阻R1的一端连接，第14引脚与第九电容C9的另一端、第六电阻R6的另一端、第一电阻R1的另一端、第四电容C4的正极、第五电容C5的另一端、第二电阻R2的一端连接后与锂电池1的输入端连接，第15引脚与第一电容C1的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、P沟道MOS场效应晶体管Q1的漏极连接后接电源VCC，第16引脚与P沟道MOS场效应晶体管Q1的栅极连接；P沟道MOS场效应晶体管Q1的源极与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极、第一电感L1的另一端连接，第二二极管D2的阳极接地，第七电阻R7的另一端与第八电容C8的另一端连接，第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的另一端连接后作为充电电路3的输出端Vbat-Samp；所述的第一二极管D1、第二二极管D2为肖特基二极管，第一电容C1、第四电容C4为电解电容，第六电容C6、第八电容C8为瓷片电容，，第四电阻R4为负热敏电阻，充电芯片U1的型号为CN3705；

所述的锂电池1电压为12V，采用现有市场上可以购买到的3.7V锂电池，三节串联而成。

如图3所示，所述的短路保护电路9包括电流过载保护器F1；电流过载保护器F1的第1引脚与锂电池1的输出端连接，第2引脚作为短路保护电路9的输出端Vbat2；

如图4所示，所述的温度和过放保护电路4包括继电器Relay、MOS管Q2、二极管D3、电阻R8；继电器Relay的第1引脚与第3引脚、第三二极管D3的阴极连接后与短路保护电路9的输出端Vbat2连接，第2引脚与第三二极管D3的阳极、MOS管Q2的漏极连接，第3引脚与常闭触点第5引脚连接，第4引脚悬空，第5引脚作为温度和过放保护电路4的输出端Vmain；MOS管Q2的栅极与第八电阻R8的一端连接、源极接地，第八电阻R8的另一端作为温度和过放保护电路4的信号端Control；

所述的输出电路5包括5V输出电路、12V输出电路、20V输出电路；

如图5所示，所述的5V输出电路包括第二芯片U2、二极管D4、电感L2、端子P1、电容C10～C11，电阻R9～R12；第二芯片U2的第1引脚与温度和过放保护电路4的输出端Vmain连接，第2引脚与第四二极管D4的阴极、第二电感L2的一端连接，第3引脚与第5引脚、第四二极管D4的阳极、第十电容C10的负极、第十一电容C11的一端连接后接地，第4引脚与第二电感L2的另一端、第十电容C10的正极、第十一电容C11的另一端、第十电阻R10的一端、第十一电阻R11的一端、第一端子P1的第2引脚连接；第十电阻R10的另一端与第九电阻R9的一端、第一端子P1的第1引脚连接，第十一电阻R11的另一端与第十二电阻R12的一端、第一端子P1的第3引脚连接，第九电阻R9的另一端、第十二电阻R12的另一端均接地；第一端子P1的第2引脚作为5V输出接口5V-OUT；所述的第二芯片U2的型号为LM2576；

如图6所示，所述的12V输出电路包括电容C12～C13，端子P2；第十二电容C12的一端与第十三电容C13的一端、第二端子P2的第1引脚连接后与温度和过放保护电路4的输出端Vmain连接，第十二电容C12的另一端与第十三电容C13的另一端连接后接地，第二端子P2的第2引脚接地；所述的第二端子P2的第1引脚作为12V输出接口12V-OUT；

所述的20V输出电路包括20V输出主电路、20V输出控制电路；

如图7所示，所述的20V输出主电路包括PNP三极管Q3、N沟道MOS管Q4、电感L3、电流互感器T1A、电阻R13、二极管D5～D6、电容C14～C17；第十四电容C14的正极与第十五电容C15的一端、第三电感L3的一端连接后与温度和过放保护电路4的输出端Vmain连接，第十四电容C14的负极与第十五电容C15的另一端、PNP三极管Q3的集电极、N沟道MOS管Q4的源极、第十六电容C16的负极、第十七电容C17的一端连接后接地，第三电感L3的另一端与第一电流互感器T1A的一端、第六二极管D6的阳极连接，第六二极管D6的阴极与第十六电容C16的正极、第十七电容C17的另一端连接后作为20V输出主电路的输出端20V-OUT，第一电流互感器T1A的另一端与N沟道MOS管Q4的漏极连接，N沟道MOS管Q4的栅极与PNP三极管Q3的发射极、第五二极管D5的阴极连接，第五二极管D5的阳极与PNP三极管Q3的基极、第十三电阻R13的一端连接，第十三电阻R13的另一端作为20V输出主电路的输入端PWM；所述的第十四电容C14、第十六电容C16为电解电容；

如图8所示，所述的20V输出控制电路包括第三芯片U3、NPN三极管Q5、电流互感器T1B、电阻R14～R21、电容C18～C21；第三芯片U3的第1引脚与第十八电容C18的一端、第二十一电阻R21的一端连接，第2引脚与第十八电容C18的另一端、第二十一电阻R21的另一端、第十四电阻R14的一端、第十五电阻R15的一端连接，第3引脚与第十七电阻R17的一端、第十九电容C19的一端、第十九电阻R19的一端连接，第4引脚与第二十电阻R20的一端、第二十电容C20的一端、NPN三极管Q5的基极连接，第5引脚与第二十一电容C21的一端连接后接地，第6引脚与20V输出主电路的输入端PWM连接，第7引脚接电源，第8引脚与第二十一电容C21的另一端、第二十电阻R20的另一端、NPN三极管Q5的集电极连接后作为20V输出控制电路的第一输出端V1；NPN三极管Q5的发射极与第十九电阻R19的另一端连接，第二十电容C20的另一端接地，第十七电阻R17的另一端与第十八电阻R18的一端、第七二极管D7的阴极连接，第七二极管D7的阳极与第十六电阻R16的一端、第二电流互感器T1B的一端连接，第二电流互感器T1B的另一端与第十六电阻R16的另一端、第十八电阻R18的另一端、第十九电容C19的另一端连接后接地，第十五电阻R15的另一端接地，第十四电阻R14的另一端作为20V输出控制电路的第二输出端20V-OUT；所述的第三芯片U3的型号为UC3843；

如图9所示，所述的5V稳压源电路7包括第四芯片U4、电容C22～C25；第四芯片U4的第1引脚与第二十三电容C23的一端、第二十二电容C22的正极连接后接电源VCC，第2引脚与第二十三电容C23的另一端、第二十二电容C22的负极、第二十四电容C24的一端、第二十五电容C25的负极连接后接地，第3引脚与第二十四电容C24的另一端、第二十五电容C25的正极连接后作为5V稳压源电路7的输出端；所述的第四芯片U4的型号为7805，第二十二电容C22、第二十五电容C25为电解电容；

如图10所示，所述的单片机控制电路2包括单片机芯片U5、运算放大器U6、电阻R22～R26、电容C26～C28；单片机芯片U5的第1引脚与5V稳压源电路7的输出端连接，第2引脚作为单片机控制电路2的第一输出端LED100％，第3引脚作为单片机控制电路2的第二输出端LED75％，第4引脚与第二十三电阻R23的一端、第二十八电容C28的一端连接，第6引脚与温度和过放保护电路4的信号端Control连接，第7引脚与第二十六电容C26的一端、第一运算放大器U6的第1引脚、第一运算放大器U6的第2引脚连接，第10引脚与第二十七电容C27的一端、第一运算放大器U6的第5引脚、第一运算放大器U6的第7引脚连接，第11引脚作为单片机控制电路2的第三输出端LED50％，第12引脚作为单片机控制电路2的第四输出端LED25％，第14引脚接地，第5、8、9、13引脚悬空；第一运算放大器U6的第3引脚与第二十二电阻R22的一端连接，第4引脚接地，第6引脚与第二十四电阻R24的一端连接，第8引脚与锂电池1电连接；第二十二电阻R22的另一端与充电电路3的输出端Vbat-Samp连接，第二十四电阻R24的另一端与第二十五电阻R25的一端、第二十六电阻R26的一端连接，第二十三电阻R23的另一端、第二十五电阻R25的另一端均与5V稳压源电路7的输出端连接，第二十六电容C26的另一端、第二十七电容C27的另一端、第二十八电容C28的另一端、第二十六电阻R26的另一端均接地；所述的单片机芯片U5的型号为PIC16F616T-I/SL，第一运算放大器U6的型号为LM358，第二十六电阻R26为负热敏电阻；

如图11所示，所述的电量显示电路8包括电阻R27～R30、发光二极管LED1～LED4；第二十七电阻R27的一端与单片机控制电路2的第四输出端LED25％连接、另一端与第一发光二极管LED1的阳极连接，第二十八电阻R28的一端与单片机控制电路2的第三输出端LED50％连接、另一端与第二发光二极管LED2的阳极连接，第二十九电阻R29的一端与单片机控制电路2的第二输出端LED75％连接、另一端与第三发光二极管LED3的阳极连接，第三十电阻R30的一端与单片机控制电路2的第一输出端LED100％连接、另一端与第四发光二极管LED4的阳极连接，第一发光二极管LED1的阴极与第二发光二极管LED2的阴极、第三发光二极管LED3的阴极、第四发光二极管LED4的阴极连接后接地；

如图12(a)、图12(b)所示，所述的输出显示电路6包括运算放大器U7、电阻R31～R36、发光二极管LED5～LED7；第二运算放大器U7的第5引脚与第三十一电阻R31的一端、第三十四R34的一端，第6引脚与第三十二电阻R32的一端连接，第7引脚与第三十三电阻R33的一端连接，第8引脚接电源VCC，第4引脚接地，第1、2、3引脚悬空；第三十三电阻R33的另一端与第五发光二极管LED5的阳极连接，第五发光二极管LED5的阴极、第三十四R34的另一端均接地，20V输出主电路的输出端20V-OUT、20V输出控制电路的第二输出端20V-OUT连接与第三十一电阻R31的另一端连接，第三十二电阻R32的另一端与20V输出控制电路的第一输出端V1连接；第三十五电阻R35的一端与5V输出电路的输出端5V-OUT连接、另一端与第六发光二极管LED6的阳极连接，第三十六电阻R36的一端与12V输出电路的输出端12V-OUT连接、另一端与第七发光二极管LED6的阳极连接，第六发光二极管LED6的阴极与第七发光二极管LED6的阴极连接后接地；所述的第二运算放大器U7的型号为LM358。

工作过程：

温度和过放保护电路的工作过程为当给电子产品充电时电路板的温度超过65摄氏度时，负热敏电阻R26检测到温度过高，单片机芯片U5会控制继电器关断输出电路，是电路板停止工作，防止温度进一步升高。当温度回到65摄氏度以下时单片机控制电路2自动工作。当锂电池的剩余电量低于8.5V时单片机控制电路2通过，采样电阻网络检测到锂电池剩余电量过低，自动控制继电器关断放电电路，防止锂电池过放的情况发生。在充电电路中，也加入了负热敏电阻R4检测给锂电池充电时的温度，当温度超过45摄氏度时，充电电路停止工作，防止温度进一步升高，当温度下降到45摄氏度以下时继续充电。短路保护电路9采用电流过载保护器F1，当电路电流超过10安培(A)时，电流过载保护器F1会自动跳开，切断电路，防止短路或电流过大烧毁电路板和锂电池。排除短路故障后可以按下电流过载保护器的按钮，电路正常工作。

5V输出电路的工作过程为第二芯片U2的第1引脚与温度和过放保护电路4的第一个输出端Vmain连接，为第二芯片U2提供电压，经过BUCK拓扑降压电路，由第一端子P1的第2引脚作为5V输出电路的输出端5V-OUT，所述的第二芯片U2的型号为LM2576。所述的5V输出端5V-OUT使用USB接口，将电子产品用充电线连接到USB接口，就可以给手机、MP/3/4/5等电子产品充电。

12V输出电路的工作过程为第二端子P2的第1引脚与温度和过放保护电路4的第一个输出端Vmain连接，所述的第二端子P2的第1引脚作为12V输出电路的输出端12V-OUT，将电子产品电源接口用充电线连接到12V输出电路的输出端12V-OUT就可以可以给数码相机等电子产品充电。

20V输出主电路的工作过程为第十四电容C14的正极与温度和过放保护电路4的第一个输出端Vmain连接，为其提供12V电压，经过BOOST拓扑升压电路，由第六二极管D6的阴极与第十六电容C16的正极连接作为20V输出主电路的输出端20V-OUT。

20V输出控制电路的工作过程为第6引脚与20V输出主电路的输入端PWM连接，为20V输出主电路的PNP三极管Q3提供开关信号，第7引脚接电源，为第三芯片U3提供电源，第十四电阻R14的另一端作为20V输出控制电路的输出端20V-OUT，与20V输出主电路的输出端20V-OUT连接，将笔记本电脑的适配器插口用充电线插入20V输出主电路的输出端20V-OUT就可以给笔记本电脑充电，所述的第三芯片U3的型号为UC3843。

电量显示电路的工作过程为当本发明充电到25％时，通过第二十七电阻R27的一端与单片机控制电路2的第四输出端LED25％连接、另一端与第一发光二极管LED1的阳极连接，点亮第一发光二极管LED1；当本发明充电到50％时，通过第二十八电阻R28的一端与单片机控制电路2的第三输出端LED50％连接、另一端与第二发光二极管LED2的阳极连接，点亮第二发光二极管LED2，且第一发光二极管LED1恒亮；当本发明充电到75％时，通过第二十九电阻R29的一端与单片机控制电路2的第二输出端LED75％连接、另一端与第三发光二极管LED3的阳极连接，点亮第三发光二极管LED3，且第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2恒亮；当本发明充电到100％时，通过第三十电阻R30的一端与单片机控制电路2的第一输出端LED100％连接、另一端与第四发光二极管LED4的阳极连接，点亮第四发光二极管LED4，且第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、第三发光二极管LED3恒亮。

电量显示电路的工作过程为当本发明的输出电压为20V时，第三十一电阻R31的一端与20V输出主电路的输出端20V-OUT、20V输出控制电路的输出端20V-OUT连接，通过运算放大器点亮第五发光二极管LED5；当本发明的输出电压为5V时，通过第三十五电阻R35的一端与5V输出电路的输出端5V-OUT连接、另一端与第六发光二极管LED6的阳极连接，点亮第六发光二极管LED6；当输出电压为12V时，通过第三十六电阻R36的一端与12V输出电路的输出端12V-OUT连接、另一端与第七发光二极管LED6的阳极连接，点亮发光二极管LED7。

Claims (1)

1.一种小型大功率的多功能移动电源，其特征在于该移动电源电路包括锂电池、单片机控制电路、充电电路、温度和过放保护电路、输出电路、输出显示电路、5V稳压源电路、电量显示电路、短路保护电路；充电电路的一个输出端与锂电池的输入端电连接、另一个输出端与单片机控制电路的一个输入端信号连接，锂电池的输出端与短路保护电路的输入端电连接，短路保护电路的输出端与温度和过放保护电路的输入端电连接，温度和过放保护电路的输出端与输出电路的输入端信号连接，输出电路的输出端与输出显示电路的输入端信号连接，锂电池与单片机控制电路电连接，单片机控制电路与温度和过放保护电路信号连接，单片机控制电路的另一个输入端与5V稳压源电路的输出端信号连接，单片机控制电路的输出端与电量显示电路的输入端信号连接；

所述的充电电路包括充电芯片U1、P沟道MOS场效应晶体管Q1、电感L1、二极管D1～D2，电容C1～C9，电阻R1～R7；充电芯片U1的第1引脚与第三电容C3的一端连接，第2脚与第一电容C1的负极、第二电容C2的一端、第4引脚、第5引脚、第四电阻R4的一端、第7引脚、第3引脚、第六电容C6的一端、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端、第五电阻R5的一端、第四电容C4的负极、第五电容C5的一端、第三电阻R3的一端连接后并接地，第6引脚与第四电阻R4的另一端连接，第8引脚与第七电容C7的另一端连接，第9引脚与第七电阻R7的一端连接，第10引脚与第九电容C9的一端、第六电阻R6的一端、第五电阻R5的一端连接，第11引脚与第六电容C6的另一端连接，第13引脚与第一电感L1的一端、第一电阻R1的一端连接，第14引脚与第九电容C9的另一端、第六电阻R6的另一端、第一电阻R1的另一端、第四电容C4的正极、第五电容C5的另一端、第二电阻R2的一端连接后与锂电池的输入端连接，第15引脚与第一电容C1的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、P沟道MOS场效应晶体管Q1的漏极连接后接电源VCC，第16引脚与P沟道MOS场效应晶体管Q1的栅极连接；P沟道MOS场效应晶体管Q1的源极与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极、第一电感L1的另一端连接，第二二极管D2的阳极接地，第七电阻R7的另一端与第八电容C8的另一端连接，第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的另一端连接后作为充电电路的输出端Vbat-Samp；所述的第一二极管D1、第二二极管D2为肖特基二极管，第一电容C1、第四电容C4为电解电容，第六电容C6、第八电容C8为瓷片电容，第四电阻R4为负热敏电阻，充电芯片U1的型号为CN3705；

所述的短路保护电路包括电流过载保护器F1；电流过载保护器F1的第1引脚与锂电池的输出端连接，第2引脚作为短路保护电路9的输出端Vbat2；

所述的温度和过放保护电路包括继电器Relay、MOS管Q2、二极管D3、电阻R8；继电器Relay的第1引脚与第3引脚、第三二极管D3的阴极连接后与短路保护电路的输出端Vbat2连接，第2引脚与第三二极管D3的阳极、MOS管Q2的漏极连接，第3引脚与常闭触点第5引脚连接，第4引脚悬空，第5引脚作为温度和过放保护电路的输出端Vmain；MOS管Q2的栅极与第八电阻R8的一端连接、源极接地，第八电阻R8的另一端作为温度和过放保护电路的信号端Control；

所述的输出电路包括5V输出电路、12V输出电路、20V输出电路；

所述的5V输出电路包括第二芯片U2、二极管D4、电感L2、端子P1、电容C10～C11，电阻R9～R12；第二芯片U2的第1引脚与温度和过放保护电路的输出端Vmain连接，第2引脚与第四二极管D4的阴极、第二电感L2的一端连接，第3引脚与第5引脚、第四二极管D4的阳极、第十电容C10的负极、第十一电容C11的一端连接后接地，第4引脚与第二电感L2的另一端、第十电容C10的正极、第十一电容C11的另一端、第十电阻R10的一端、第十一电阻R11的一端、第一端子P1的第2引脚连接；第十电阻R10的另一端与第九电阻R9的一端、第一端子P1的第1引脚连接，第十一电阻R11的另一端与第十二电阻R12的一端、第一端子P1的第3引脚连接，第九电阻R9的另一端、第十二电阻R12的另一端均接地；第一端子P1的第2引脚作为5V输出接口5V-OUT；所述的第二芯片U2的型号为LM2576；

所述的12V输出电路包括电容C12～C13，端子P2；第十二电容C12的一端与第十三电容C13的一端、第二端子P2的第1引脚连接后与温度和过放保护电路的输出端Vmain连接，第十二电容C12的另一端与第十三电容C13的另一端连接后接地，第二端子P2的第2引脚接地；所述的第二端子P2的第1引脚作为12V输出接口12V-OUT；

所述的20V输出电路包括20V输出主电路、20V输出控制电路；

所述的20V输出主电路包括PNP三极管Q3、N沟道MOS管Q4、电感L3、电流互感器T1A、电阻R13、二极管D5～D6、电容C14～C17；第十四电容C14的正极与第十五电容C15的一端、第三电感L3的一端连接后与温度和过放保护电路的输出端Vmain连接，第十四电容C14的负极与第十五电容C15的另一端、PNP三极管Q3的集电极、N沟道MOS管Q4的源极、第十六电容C16的负极、第十七电容C17的一端连接后接地，第三电感L3的另一端与第一电流互感器T1A的一端、第六二极管D6的阳极连接，第六二极管D6的阴极与第十六电容C16的正极、第十七电容C17的另一端连接后作为20V输出主电路的输出端20V-OUT，第一电流互感器T1A的另一端与N沟道MOS管Q4的漏极连接，N沟道MOS管Q4的栅极与PNP三极管Q3的发射极、第五二极管D5的阴极连接，第五二极管D5的阳极与PNP三极管Q3的基极、第十三电阻R13的一端连接，第十三电阻R13的另一端作为20V输出主电路的输入端PWM；所述的第十四电容C14、第十六电容C16为电解电容；

所述的20V输出控制电路包括第三芯片U3、NPN三极管Q5、电流互感器T1B、电阻R14～R21、电容C18～C21；第三芯片U3的第1引脚与第十八电容C18的一端、第二十一电阻R21的一端连接，第2引脚与第十八电容C18的另一端、第二十一电阻R21的另一端、第十四电阻R14的一端、第十五电阻R15的一端连接，第3引脚与第十七电阻R17的一端、第十九电容C19的一端、第十九电阻R19的一端连接，第4引脚与第二十电阻R20的一端、第二十电容C20的一端、NPN三极管Q5的基极连接，第5引脚与第二十一电容C21的一端连接后接地，第6引脚与20V输出主电路的输入端PWM连接，第7引脚接电源，第8引脚与第二十一电容C21的另一端、第二十电阻R20的另一端、NPN三极管Q5的集电极连接后作为20V输出控制电路的第一输出端V1；NPN三极管Q5的发射极与第十九电阻R19的另一端连接，第二十电容C20的另一端接地，第十七电阻R17的另一端与第十八电阻R18的一端、第七二极管D7的阴极连接，第七二极管D7的阳极与第十六电阻R16的一端、第二电流互感器T1B的一端连接，第二电流互感器T1B的另一端与第十六电阻R16的另一端、第十八电阻R18的另一端、第十九电容C19的另一端连接后接地，第十五电阻R15的另一端接地，第十四电阻R14的另一端作为20V输出控制电路的第二输出端20V-OUT；所述的第三芯片U3的型号为UC3843；

所述的5V稳压源电路包括第四芯片U4、电容C22～C25；第四芯片U4的第1引脚与第二十三电容C23的一端、第二十二电容C22的正极连接后接电源VCC，第2引脚与第二十三电容C23的另一端、第二十二电容C22的负极、第二十四电容C24的一端、第二十五电容C25的负极连接后接地，第3引脚与第二十四电容C24的另一端、第二十五电容C25的正极连接后作为5V稳压源电路的输出端；所述的第四芯片U4的型号为7805，第二十二电容C22、第二十五电容C25为电解电容；

所述的单片机控制电路包括单片机芯片U5、运算放大器U6、电阻R22～R26、电容C26～C28；单片机芯片U5的第1引脚与5V稳压源电路的输出端连接，第2引脚作为单片机控制电路的第一输出端LED100％，第3引脚作为单片机控制电路的第二输出端LED75％，第4引脚与第二十三电阻R23的一端、第二十八电容C28的一端连接，第6引脚与温度和过放保护电路的信号端Control连接，第7引脚与第二十六电容C26的一端、第一运算放大器U6的第1引脚、第一运算放大器U6的第2引脚连接，第10引脚与第二十七电容C27的一端、第一运算放大器U6的第5引脚、第一运算放大器U6的第7引脚连接，第11引脚作为单片机控制电路的第三输出端LED50％，第12引脚作为单片机控制电路的第四输出端LED25％，第14引脚接地，第5、8、9、13引脚悬空；第一运算放大器U6的第3引脚与第二十二电阻R22的一端连接，第4引脚接地，第6引脚与第二十四电阻R24的一端连接，第8引脚与锂电池电连接；第二十二电阻R22的另一端与充电电路3的输出端Vbat-Samp连接，第二十四电阻R24的另一端与第二十五电阻R25的一端、第二十六电阻R26的一端连接，第二十三电阻R23的另一端、第二十五电阻R25的另一端均与5V稳压源电路的输出端连接，第二十六电容C26的另一端、第二十七电容C27的另一端、第二十八电容C28的另一端、第二十六电阻R26的另一端均接地；所述的单片机芯片U5的型号为PIC16F616T-I/SL，第一运算放大器U6的型号为LM358，第二十六电阻R26为负热敏电阻；

所述的电量显示电路包括电阻R27～R30、发光二极管LED1～LED4；第二十七电阻R27的一端与单片机控制电路的第四输出端LED25％连接、另一端与第一发光二极管LED1的阳极连接，第二十八电阻R28的一端与单片机控制电路的第三输出端LED50％连接、另一端与第二发光二极管LED2的阳极连接，第二十九电阻R29的一端与单片机控制电路的第二输出端LED75％连接、另一端与第三发光二极管LED3的阳极连接，第三十电阻R30的一端与单片机控制电路的第一输出端LED100％连接、另一端与第四发光二极管LED4的阳极连接，第一发光二极管LED1的阴极与第二发光二极管LED2的阴极、第三发光二极管LED3的阴极、第四发光二极管LED4的阴极连接后接地；

所述的输出显示电路包括运算放大器U7、电阻R31～R36、发光二极管LED5～LED7；第二运算放大器U7的第5引脚与第三十一电阻R31的一端、第三十四R34的一端，第6引脚与第三十二电阻R32的一端连接，第7引脚与第三十三电阻R33的一端连接，第8引脚接电源VCC，第4引脚接地，第1、2、3引脚悬空；第三十三电阻R33的另一端与第五发光二极管LED5的阳极连接，第五发光二极管LED5的阴极、第三十四R34的另一端均接地，20V输出主电路的输出端20V-OUT、20V输出控制电路的第二输出端20V-OUT连接与第三十一电阻R31的另一端连接，第三十二电阻R32的另一端与20V输出控制电路的第一输出端V1连接；第三十五电阻R35的一端与5V输出电路的输出端5V-OUT连接、另一端与第六发光二极管LED6的阳极连接，第三十六电阻R36的一端与12V输出电路的输出端12V-OUT连接、另一端与第七发光二极管LED6的阳极连接，第六发光二极管LED6的阴极与第七发光二极管LED6的阴极连接后接地；所述的第二运算放大器U7的型号为LM358。