CN103312002A

CN103312002A - 基于温差发电的手机充电器

Info

Publication number: CN103312002A
Application number: CN2013102609166A
Authority: CN
Inventors: 魏浩; 邹海荣; 占健; 吴增强; 李进才
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: CN103312002B

Abstract

本发明公开了一种基于温差发电的手机充电器，包括：温差发电模块，利用多个串联或并联的温差发电片在一定温差情况下产生一低电压；升压模块，连接于该温差发电模块的输出端，以将该低电压升压至高压；驱动模块，接于该升压模块的输出端，以将该升压模块输出的高压转化为稳定的交流输出；隔离整流电路，连接于该驱动模块的输出端，以将该驱动模块的交流输出进行隔离整流后产生稳定输出通过输出接口输出；隔离采样模块，将该隔离整流电路的输出进行采样隔离后反馈至该驱动模块进行动态调节以稳定电压，本发明利用温差发电原理，采用合理的导热，散热装置，外加升压、稳压电路，实现了为手机充电的目的，特别适用于户外、野外应急使用。

Description

基于温差发电的手机充电器

技术领域

本发明关于一种手机充电器，特别是涉及一种基于温差发电的手机充电器。

背景技术

常见的应急手机充电器有锂电池式、太阳能式等。内置锂电池式将锂电池内置在装置内，无需安装电池，直接可以给设备供电，一般情况为800mAh---2000mAh，该类产品一般以小巧、便携方便为主要特色，目前这种设备被广泛应用在各种数码产品充电上。太阳能充电器是将太阳能板转换为电能以后存储在蓄电池里面，蓄电池为任何形式的蓄电装置，主要为铅酸电池，负载也不仅仅为手机等数码产品，负载为多样性的，可一个给多种电子数码产品补充电源，产品特性跟内置锂电池式的功能相似。

对于现有技术中的应急手机充电器，充电方式均存在供电不稳定，持续性差等问题。锂电池或者普通的干电池作为备用电源本身就存在一次性消耗的问题，在户外、野外活动时携带大量的一次性电源无疑增加了负担。太阳能式则对外界环境要求较高，不能做到随取随用，不能满足应急的要求。其他一些方式的应急充电方式则存在稳定性较差，很难持续使用等问题，且对设备存在一定的危害。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于温差发电的手机充电器，其利用温差发电原理，采用合理的导热，散热装置，外加升压、稳压电路，实现了为手机充电的目的，特别适用于户外、野外应急使用，且本发明不依赖外部电能，可以利用外界环境的任何热能都，输出稳定可靠。

为达上述及其它目的，本发明提出一种基于温差发电的手机充电器，至少包括：

温差发电模块，利用多个串联或并联的温差发电片在一定温差情况下产生一低电压；

升压模块，连接于该温差发电模块的输出端，以将该低电压升压至高压；

驱动模块，接于该升压模块的输出端，以将该升压模块输出的高压转化为稳定的交流输出；

隔离整流电路，连接于该驱动模块的输出端，以将该驱动模块的交流输出进行隔离整流后产生稳定输出通过输出接口输出；

隔离采样模块，将该隔离整流电路的输出进行采样隔离后反馈至该驱动模块进行动态调节以稳定电压。

进一步地，该温差发电模块采用两个温差发电片平行并联组成，该两个温差发电片在20度的温差情况下产生1V左右的开路电压。

进一步地，在该两个温差发电片的冷热端都涂上导热硅脂，并加装铝制的散热片，散热片与发电片加以固定。

进一步地，散热片的面积应略大于发电片的面积，并且导热铝片外表面加设竖直排列的小的栅栏式的小铝块。

进一步地，该升压模块包括升压芯片、第一反馈调节电阻、第二反馈调节电阻以及升压电感，第一反馈调节电阻与第二反馈调节电阻串联设置于该升压芯片的输出端与地之间，其中间节点与升压芯片连接形成负反馈，当分压偏高时控制该升压芯片的输出降低，当分压偏低时，控制该升压芯片的输出升高，动态负反馈使该升压芯片的输出稳定于设定值。

进一步地，该隔离整流电路包括隔离变压器及两个二极管构成的整流电路，该隔离变压器的输入端接驱动模块，输出端接该整流电路。

进一步地，该隔离采样模块包括由第三电阻与第四电阻构成的输出采样电路、由第五电阻与第六电阻构成的隔离采样电路以及光电耦合器，当该隔离整流电路的输出电压偏高时，第三电阻与第四电阻构成的输出采样电路的采样电压偏高，其控制可调稳压器的电流输出成比例改变，该电流调节该光电耦合器的发光管发射相应亮度的光，发光管发射的光被该光电耦合器的接收管接收产生对应隔离电流，该隔离电流在该隔离采样电路采样下输出反馈电压，该反馈电压被送至该驱动模块控制其输出降低，从而隔离整流后的输出电压降低，反之当该隔离整流电路的输出电压偏低时，经隔离采样反馈至该驱动模块使得其输出升高，从而整流后的输出电压升高。

进一步地，该温差发电模块不能直接接触热源，该散热器的热端也应当与热源保持适当距离，以此来控制合适的温差。

与现有技术相比，本发明一种基于温差发电的手机充电器通过利用温差发电片制成温差充电模块和升压部分，实现了对手机进行充电的目的，避免了大量一次性电池的携带，减少了携带的体积、重量，也避免了污染，同时，本发明利用外界多途径、多种类的热源即可完成充电，温差发电片具有发电稳定，对热源要求低的特点，只需要外界的热源在发电片产生20℃以上的温差可以产生稳定的充电电流，即用即充。

附图说明

图1为本发明一种基于温差发电的手机充电器的电路示意图；

图2为本发明较佳实施例中铝制散热装置排布示意图；

图3为本发明一种基于温差发电的手机充电器之较佳实施例的电路示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种基于温差发电的手机充电器的电路示意图。如图1所示，本发明一种基于温差发电的手机充电器，至少包括：温差发电模块101、升压模块102、驱动模块103、隔离整流模块104以及隔离采样模块105。

其中温差发电模块101利用多个串连或并联的温差发电片在一定温差情况下产生一低电压VL，在本发明较佳实施例中，温差发电模块101采用两个SP1848-27145温差发电片平行并联组成，温差发电片在20度的温差情况下就能产生0.97V的开路电压，225mA的电流，同时，在本发明较佳实施例中，在发电片的冷热端都涂上导热硅脂，并加装铝制的散热片，散热片与发电片加以固定。散热片的面积应略大于发电片的面积，并且导热铝片外表面加设竖直排列的小的栅栏式的小铝块(如图2所示)。这种结构具有以下几点好处：

1.发电片并联能够增大发电电流，满足输出电流大小的要求。

2.硅脂能很好填充发电片与铝制导热装置之间的气隙，提高效率的同时保护了发电片。

3.采用铝制的导热片装置具有容易制造，热端导热，冷端散热好的特性。

4.铝片上加装小的铝块能增大导热与散热面积，提高了发电效率。

5.每片发电片的面积只有40mm×40mm，厚度仅有3.4mm，加上导热装置，整体结构非常小巧，使用起来也非常灵活。

升压模块102连接于温差发电模块101的输出端，以将低电压VL升压至高压VH，在本发明较佳实施例中，高压VH为3-8V，升压模块102包括升压芯片、反馈调节电阻R1/R2、升压电感L1，反馈调节电阻R1/R2串联设置于升压芯片的输出端与地之间，其中间节点与升压芯片连接形成负反馈，当分压VH1偏高时控制升压芯片的输出VH降低，当分压VH1偏低时，控制升压芯片的输出VH升高，动态负反馈使VH稳定于设定值。

驱动模块103接于升压模块102的输出端，以将升压模块102输出的高压VH转化为稳定的交流输出VAC，驱动模块103包括驱动芯片、驱动管Q1以及检测保护电阻r，驱动芯片用于产生PWM调制输出，该输出控制驱动管Q1产生驱动电流送至隔离整流电路104，当然，驱动管也可以包含在驱动芯片内，本发明不以此为限；隔离整流电路104连接于驱动模块103的输出端，以将驱动模块103的交流输出VAC进行隔离整流后产生稳定输出V0，在本发明较佳实施例中，隔离整流电路104包括隔离变压器T1及二极管D1、D2构成的整流电路；隔离采样模块105将隔离整流电路104的输出进行采样隔离后反馈至驱动模块103进行动态调节以稳定电压，隔离采样模块105包括电阻R3/R4构成的输出采样电路、电阻R5/R6构成的隔离采样电路以及光电耦合器O1，当输出电压VO偏高时，电阻R3/R4构成的输出采样电路的采样电压VO1偏高，其控制可调稳压器U1的电流输出成比例改变，此电流调节光电耦合器O1的发光管发射相应亮度的光，发光管发射的光被光电耦合器O1的接收管接收产生对应隔离电流，此隔离电流在电阻R5/R6构成的隔离采样电路采样下输出反馈电压VFB，此VFB被送至驱动模块103的脉宽调制端口PWM控制输出VAC降低，从而整流后的输出电压VO降低，反之当输出电压VO偏低时，经隔离采样反馈至驱动模块103使得其输出VAC升高，从而整流后的输出电压VO升高；输出接口106包含系列输出接口，如USB、普通电源插孔等。

图3为本发明一种基于温差发电的手机充电器之较佳实施例的电路示意图。如图3所示，本发明之基于温差发电的手机充电器分为温差发电和升压部分，升压部分包括升压模块、驱动模块、隔离整流及隔离采样，升压部分先采用开关式DC/DC变换输出5V直流电压，再采用输出5V电压、400mA电流的隔离电路，最后采用USB作为输出端口。在本发明较佳实施例中，采用单块集成电路MAX1642和部分外围元器件可组成直流变换器，这种电路能将0.88～1.65V的输入电压升压，这里正好与两片并联发电片的输出特性吻合，调节反馈电阻R可以得到5V的输出电压，此时的输出还不够稳定，升压部分电路采用MAX668的集成芯片构成隔离电源电路，这种电路的输出能够满足作为充电器的需求，5V输入时能产生5V隔离输出的电压，输出电流可以达到400mA。变压器T1提供变换器前向通路的电隔离，这种电路还可以有一个特性，变换电阻还可以调节输出电压，最大可达6V，能够满足更多的输出要求。常用手机电池，三至四个小时即可充满。

在实际使用中，温差发电模块不能直接接触热源，散热器的热端也应当与热源保持适当距离，以此来控制合适的温差。使用不同热源时应当注意以下几点：

1、在使用太阳能时，可将热端涂黑增加吸收热辐射的效果，冷端保持散热通畅即可。

2、用热水或者其他液体作为热源时，需注意热端可与液体保持部分接触。但是发电片及冷端应保持与热源的隔离，既能保持稳定合适的温差又可防止电路短路。

3、用明火作为热源时，切记热端不可直接与明火接触，只需要将热端靠近火源即可。

综上所述，本发明一种基于温差发电的手机充电器通过利用温差发电片制成温差充电模块和升压部分，实现了对手机进行充电的目的，避免了大量一次性电池的携带，减少了携带的体积、重量，也避免了污染，同时，本发明利用外界多途径、多种类的热源即可完成充电，温差发电片具有发电稳定，对热源要求低的特点，只需要外界的热源在发电片产生20℃以上的温差可以产生稳定的充电电流，即用即充。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种基于温差发电的手机充电器，至少包括：

2.如权利要求1所述的一种基于温差发电的手机充电器，其特征在于：该温差发电模块采用两个温差发电片平行并联组成，该两个温差发电片在20度的温差情况下产生1V左右的开路电压。

3.如权利要求2所述的一种基于温差发电的手机充电器，其特征在于：在该两个温差发电片的冷热端都涂上导热硅脂，并加装铝制的散热片，散热片与发电片加以固定。

4.如权利要求3所述的一种基于温差发电的手机充电器，其特征在于：散热片的面积应略大于发电片的面积，并且导热铝片外表面加设竖直排列的小的栅栏式的小铝块。

5.如权利要求1所述的一种基于温差发电的手机充电器，其特征在于：该升压模块包括升压芯片、第一反馈调节电阻、第二反馈调节电阻以及升压电感，第一反馈调节电阻与第二反馈调节电阻串联设置于该升压芯片的输出端与地之间，其中间节点与升压芯片连接形成负反馈，当分压偏高时控制该升压芯片的输出降低，当分压偏低时，控制该升压芯片的输出升高，动态负反馈使该升压芯片的输出稳定于设定值。

6.如权利要求1所述的一种基于温差发电的手机充电器，其特征在于：该隔离整流电路包括隔离变压器及两个二极管构成的整流电路，该隔离变压器的输入端接驱动模块，输出端接该整流电路。

7.如权利要求1所述的一种基于温差发电的手机充电器，其特征在于：该隔离采样模块包括由第三电阻与第四电阻构成的输出采样电路、由第五电阻与第六电阻构成的隔离采样电路以及光电耦合器，当该隔离整流电路的输出电压偏高时，第三电阻与第四电阻构成的输出采样电路的采样电压偏高，其控制可调稳压器的电流输出成比例改变，该电流调节该光电耦合器的发光管发射相应亮度的光，发光管发射的光被该光电耦合器的接收管接收产生对应隔离电流，该隔离电流在该隔离采样电路采样下输出反馈电压，该反馈电压被送至该驱动模块控制其输出降低，从而隔离整流后的输出电压降低，反之当该隔离整流电路的输出电压偏低时，经隔离采样反馈至该驱动模块使得其输出升高，从而整流后的输出电压升高。

8.如权利要求2所述的一种基于温差发电的手机充电器，其特征在于：该温差发电模块不能直接接触热源，该散热器的热端也应当与热源保持适当距离，以此来控制合适的温差。