CN103580260B - 一种便携式移动电源 - Google Patents

Abstract

本发明于电源设计领域，提供了一种便携式移动电源，包括：电芯；充电管理单元，用于在电芯充电时，对充电电压进行恒流-恒压控制；电芯保护单元，用于在电芯充电时，对电芯进行过压/过流/过充保护；升压单元，用于在将电芯的输出电压升压到一预定值后，输出给由预定值进行供电的设备；升压单元中作为升压芯片的第一MOS管芯片型号是sm8205a，电芯保护单元的保护控制芯片的型号是DW01+或HY2110，相对于现有其它型号的芯片而言，可以提高系统的能量转换效率，节能环保。

Description

一种便携式移动电源

技术领域

本发明属于电源设计领域，尤其涉及一种便携式移动电源。

背景技术

随着全球经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，携带式电子产品越来越多，如笔记本电脑、平板电脑、手机、数码相机、摄像机、便携式DVD、PDA、MP3、MP4、GPS、保暖设备、医疗保健设备等。它们都要用到电池，但这些设备的原配电池都会因为电池容量低而不能满足设备的用户所需的使用时间。特别是当出差或旅游等设备使用的高峰期，经常在关键时刻没有电，给用户带来了极大的不便。而通过为每一设备配备一备用电池，又会提高使用成本。针对此问题，现有技术提出了一种移动电源。

移动电源是一种集供电与充电功能为一体的便携式充电器，可用于给手机等数码设备随时随地充电或待机供电，具有大容量、体积小、寿命长、安全可靠等特点。然而由于器件选型或电路本身设计的原因，现有技术提供的移动电源的能量转换效率低。

在本背景技术本部分所公开的上述信息仅仅用于增加对本发明背景技术的理解，因此其可能包括不构成对该国的本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种便携式移动电源，旨在解决现有的移动电源由于器件选型或电路本身设计的原因，造成能量转换效率低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种便携式移动电源，所述便携式移动电源包括：

电芯；

充电管理单元，用于在所述电芯充电时，对充电电压进行恒流-恒压控制；

电芯保护单元，用于在所述电芯充电时，对所述电芯进行过压/过流/过充保护；

升压单元，用于在将所述电芯的输出电压升压到一预定值后，输出给由所述预定值进行供电的设备；

所述升压单元中作为升压芯片的第一MOS管芯片型号是sm8205a，所述电芯保护单元的保护控制芯片的型号是DW01+或HY2110。

本发明实施例中，升压单元的第一MOS管芯片的型号选取sm8205a，电芯保护单元的保护控制芯片的型号选取DW01+或HY2110，相对于现有其它型号的芯片而言，可以提高系统的能量转换效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的便携式移动电源的原理框图；

图2是图1中充电管理单元的电路图；

图3是图1中电芯保护单元和电芯的电路图；

图4是图1中升压单元的电路图；

图5是图1中控制及显示单元的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供的便携式移动电源对升压单元和电芯保护单元的芯片选型进行了优化，对电芯保护单元和升压单元的电路设计进行了优化，以提高系统的能量转换效率。

图1是本发明实施例提供的便携式移动电源的原理框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本发明实施例提供的便携式移动电源包括：电芯13；充电管理单元11，用于在电芯13充电时，对充电电压进行恒流-恒压控制；电芯保护单元12，用于在电芯13充电时，对电芯13进行过压/过流/过充保护；升压单元14，用于在将电芯13的输出电压升压到一预定值后，输出给由该预定值进行供电的设备。

与现有技术不同，其中的升压单元14的作为升压芯片的第一MOS管芯片型号是sm8205a，其中的电芯保护单元12的保护控制芯片的型号是DW01+或HY2110，相对于现有其它型号的芯片而言，可以提高系统的能量转换效率。其中的预定值优选是5V。

本发明实施例提供的便携式移动电源还可以包括：控制及显示单元15，用于提示整机工作状态，并根据充电管理单元11输出的充电状态指示信号，提示电芯13的当前电量。

图2示出了图1中充电管理单元11的电路。

具体地，充电管理单元11可以包括：电源管理芯片U1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2以及与外部适配器连接的接口J1。电源管理芯片U1的型号是TP4056，电源管理芯片U1的供电引脚VCC连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接接口J1的一输出端，接口J1的另一输出端接地；电源管理芯片U1的供电引脚VCC同时分别通过电阻R1和电容C1接地；电源管理芯片U1的恒流充电电流流量和充电电流监测引脚PROG通过电阻R2接地；电源管理芯片U1的漏极开路输出充电状态指示引脚CHG连接控制及显示单元15；电源管理芯片U1的电池连接引脚BAT连接电芯保护单元12和电芯13，并通过电容C2接地。

上述充电管理单元11的电路在工作时，通过接口J1连接5V/1A的适配器，并由该适配器提供充电电压，电源管理芯片U1完成对该充电电压的充电恒流-恒压控制后，将充电电压通过电池连接引脚BAT输出给电芯13和电芯保护单元12。同时，电源管理芯片U1通过漏极开路输出充电状态指示引脚CHG向控制及显示单元15输出充电状态指示信号。

图3示出了图1中电芯保护单元12和电芯13的电路。

具体地，电芯保护单元12可以包括：保护控制芯片U2、第二MOS管芯片U3、第三MOS管芯片U4、电阻R3、电阻R4和电容C3。第二MOS管芯片U3和第三MOS管芯片U4的型号分别是sm8205a。第二MOS管芯片U3的两个第一源极引脚S1共同连接到电芯13的负极，第二MOS管芯片U3的两个第二源极引脚S2共同接地；第三MOS管芯片U4的两个第一源极引脚S1共同连接到保护控制芯片U2的负电源输入引脚Vss，第三MOS管芯片U4的两个第二源极引脚S2共同接地；第二MOS管芯片U3的第一栅极引脚G1与第三MOS管芯片U4的第一栅极引脚G1连接，同时连接保护控制芯片U2的充电端FEL门限连接引脚OC；第二MOS管芯片U3的第二栅极引脚G2与第三MOS管芯片U4的第二栅极引脚G2连接，同时连接保护控制芯片U2的放电控制FET门限连接引脚OD；保护控制芯片U2的正电源输入引脚Vdd通过电阻R3连接充电管理单元11，同时通过电容C3连接电芯13的负极；保护控制芯片U2的电流感应输入引脚Csi通过电阻R4接地。

电芯13可以包括单节锂电池BAT1，该单节锂电池BAT1的正极VB即为电芯13的正极，其直接连接充电管理单元11，其电压值即为电芯13的输出电压；该单节锂电池BAT1的负极B-即为电芯13的负极。

由于在现有的电芯保护单元12是采用了单个MOS管芯片，而本发明实施例的上述电芯保护单元12的电路是采用了并联的第二MOS管芯片U3和第三MOS管芯片U4，从而通过降低电芯保护单元12的阻抗来提高能量转换效率。

图4示出了图1中升压单元14的电路。

具体地，升压单元14可以包括：电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、N沟道MOS管Q1、电感L1、第一MOS管芯片U5和USB接口J2。

电容C4和电容C5分别置于升压单元14的电路的前端，并分别连接在电芯13的正极和地之间；第一MOS管芯片U5的漏极引脚D2通过电阻R7连接USB接口J2的正引脚，第一MOS管芯片U5的第二源极引脚S2通过电阻R5连接控制及显示单元15，第一MOS管芯片U5的第一栅极引脚G1通过电阻R6连接N沟道MOS管Q1的栅极，第一MOS管芯片U5的第二栅极引脚G2连接N沟道MOS管Q1的源极；N沟道MOS管Q1的源极接地，N沟道MOS管Q1的漏极连接USB接口J2的正引脚；电容C6连接在第一MOS管芯片U5的漏极引脚D2和地之间，电容C7和电容C8分别连接在USB接口J2的正引脚和地之间；电阻R8、电阻R9、电阻R10顺次串联在USB接口J2的正引脚和地之间，且电阻R9与电阻R10连接的一端同时连接第一MOS管芯片U5的第一源极引脚S1；电阻R11和电阻R12串联在USB接口J2的正引脚和地之间，电阻R13和电阻R14串联在USB接口J2的正引脚和地之间，且电阻R11与电阻R12连接的一端连接USB接口J2的一个数据引脚D2，电阻R13与电阻R14连接的一端连接USB接口J2的另一个数据引脚D1；USB接口J2的负引脚通过电阻R15接地，并通过电阻R16接地，并顺次通过电阻R17和电容C9接地；电感L1连接在USB接口J2和电芯13的正极之间。

现有技术中，第一MOS管芯片U5的供电端是加在电芯13的正极，而本发明实施例为了提高能量转换效率，第一MOS管芯片U5的供电端是加在了升压的输出端。

图5示出了图1中控制及显示单元15的电路。

具体地，控制及显示单元15可以包括：单片机芯片U6、稳压芯片U7、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、整机开关K2、N沟道MOS管Q2、发光二极管D2、发光二极管D3、发光二极管D4、发光二极管D5、发光二极管D6。其中的单片机芯片U6的型号优选是HT46R065，其中的稳压芯片U7的型号优选是XC6206P30。

单片机芯片U6的第一端口PA3连接升压单元14，单片机芯片U6的第二端口PA1/AN1通过电容C10接地、通过电阻R18连接电芯13的正极、并通过电阻R19接地；单片机芯片U6的第三端口PA0/AN0通过电容C9接地；单片机芯片U6的第四端口PB0顺次通过电阻R20和发光二极管D2接地，且发光二极管D2的阴极接地；单片机芯片U6的第五端口PB1顺次通过电阻R21和发光二极管D3接地，且发光二极管D3的阴极接地；单片机芯片U6的第六端口PB2顺次通过电阻R22和发光二极管D4接地，且发光二极管D4的阴极接地；单片机芯片U6的第七端口PA4连接充电管理单元11；单片机芯片U6的第八端口PA5连接整机开关K2的一端，整机开关K2的另一端连接整机中的各单元；单片机芯片U6的电源正引脚VDD连接稳压芯片U7的输出引脚Vout，并通过电容C11接地；单片机芯片U6的第九端口PB4连接N沟道MOS管Q2的栅极，N沟道MOS管Q2的源极接地，N沟道MOS管Q2的漏极连接发光二极管D5的阴极，发光二极管D5的阳极通过电阻R23连接电芯13的正极；单片机芯片U6的第十端口PB3顺次通过电阻R24和发光二极管D6接地，且发光二极管D6的阴极接地；稳压芯片U7的输入阴引脚Vin连接电芯3的正极，并通过电容C12接地；稳压芯片U7的输出引脚Vout通过电容C13接地。

上述控制及显示单元15的电路中，发光二极管D2、发光二极管D3、发光二极管D4、发光二极管D6用以分级指示电芯3的当前剩余电量；发光二极管D5用以指示整机的当前工作状态。

本发明实施例中，升压单元14的第一MOS管芯片的型号选取sm8205a，电芯保护单元12的保护控制芯片的型号选取DW01+或HY2110，相对于现有其它型号的芯片而言，可以提高系统的能量转换效率；再有，在电芯保护单元12中，采用并联的第二MOS管芯片U3和第三MOS管芯片U4来代替现有的单个MOS管芯片，从而通过降低电芯保护单元12的阻抗进一步提高了能量转换效率；另外，在升压单元14中，第一MOS管芯片U5的供电端是加在升压的输出端，相对于现有加在电芯13正极而言，进一步提高了能量转换效率。当综合应用上述提高能量转换效率的方法时，可将能量转换效率提高至85％以上，达到节能环保的效果，具有巨大的社会和经济效益。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种便携式移动电源，其特征在于，所述便携式移动电源包括：

电芯；

充电管理单元，用于在所述电芯充电时，对充电电压进行恒流-恒压控制；

电芯保护单元，用于在所述电芯充电时，对所述电芯进行过压/过流/过充保护；

升压单元，用于在将所述电芯的输出电压升压到一预定值后，输出给由所述预定值进行供电的设备；

所述升压单元中作为升压芯片的第一MOS管芯片型号是sm8205a，所述电芯保护单元的保护控制芯片的型号是DW01+或HY2110；

所述充电管理单元包括：电源管理芯片、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2以及与外部适配器连接的接口J1，所述电源管理芯片的型号是TP4056；

所述电源管理芯片的供电引脚连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接接口J1的一输出端，接口J1的另一输出端接地；所述电源管理芯片的供电引脚同时分别通过电阻R1和电容C1接地；所述电源管理芯片的恒流充电电流流量和充电电流监测引脚通过电阻R2接地；所述电源管理芯片的漏极开路输出充电状态指示引脚连接所述控制及显示单元；所述电源管理芯片的电池连接引脚连接所述电芯保护单元和电芯，并通过电容C2接地。

2.如权利要求1所述的便携式移动电源，其特征在于，所述电芯保护单元包括：保护控制芯片、第二MOS管芯片、第三MOS管芯片、电阻R3、电阻R4和电容C3，所述第二MOS管芯片和所述第三MOS管芯片的型号分别是sm8205a；

所述第二MOS管芯片的两个第一源极引脚共同连接到所述电芯的负极，所述第二MOS管芯片的两个第二源极引脚共同接地；所述第三MOS管芯片的两个第一源极引脚共同连接到所述保护控制芯片的负电源输入引脚，所述第三MOS管芯片的两个第二源极引脚共同接地；所述第二MOS管芯片的第一栅极引脚与所述第三MOS管芯片的第一栅极引脚连接，同时连接所述保护控制芯片的充电端FEL门限连接引脚；所述第二MOS管芯片的第二栅极引脚与所述第三MOS管芯片的第二栅极引脚连接，同时连接所述保护控制芯片的放电控制FET门限连接引脚；所述保护控制芯片的正电源输入引脚通过电阻R3连接所述充电管理单元，同时通过电容C3连接所述电芯的负极；所述保护控制芯片的电流感应输入引脚通过电阻R4接地。

3.如权利要求1所述的便携式移动电源，其特征在于，所述升压单元包括：电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、N沟道MOS管Q1、电感L1、第一MOS管芯片和USB接口J2；

电容C4和电容C5分别置于所述升压单元的电路的前端，并分别连接在所述电芯的正极和地之间；所述第一MOS管芯片的一漏极引脚通过电阻R7连接USB接口J2的正引脚，所述第一MOS管芯片的第二源极引脚通过电阻R5连接所述控制及显示单元，所述第一MOS管芯片的第一栅极引脚通过电阻R6连接所述道MOS管Q1的栅极，所述MOS管芯片的第二栅极引脚连接所述N沟道MOS管Q1的源极；所述N沟道MOS管Q1的源极接地，所述N沟道MOS管Q1的漏极连接USB接口J2的正引脚；电容C6连接在所述第一MOS管芯片的所述漏极引脚和地之间，电容C7和电容C8分别连接在USB接口J2的正引脚和地之间；电阻R8、电阻R9、电阻R10顺次串联在USB接口J2的正引脚和地之间，且电阻R9与电阻R10连接的一端同时连接所述第一MOS管芯片的第一源极引脚；电阻R11和电阻R12串联在USB接口J2的正引脚和地之间，电阻R13和电阻R14串联在USB接口J2的正引脚和地之间，且电阻R11与电阻R12连接的一端连接USB接口J2的一个数据引脚，电阻R13与电阻R14连接的一端连接USB接口J2的另一个数据引脚；USB接口J2的负引脚通过电阻R15接地，并通过电阻R16接地，并顺次通过电阻R17和电容C9接地；电感L1连接在USB接口J2和所述电芯的正极之间。

4.如权利要求1至3任一项所述的便携式移动电源，其特征在于，所述便携式移动电源还包括：

控制及显示单元，用于提示整机工作状态，并根据所述充电管理单元输出的充电状态指示信号，提示所述电芯的当前电量。

5.如权利要求4所述的便携式移动电源，其特征在于，所述控制及显示单元包括：单片机芯片、稳压芯片、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、整机开关K2、N沟道MOS管Q2、发光二极管D2、发光二极管D3、发光二极管D4、发光二极管D5、发光二极管D6；

所述单片机芯片的第一端口连接所述升压单元，所述单片机芯片的第二端口通过电容C10接地、通过电阻R18连接所述电芯的正极、并通过电阻R19接地；所述单片机芯片的第三端口通过电容C9接地；所述单片机芯片的第四端口顺次通过电阻R20和发光二极管D2接地，且发光二极管D2的阴极接地；所述单片机芯片的第五端口顺次通过电阻R21和发光二极管D3接地，且发光二极管D3的阴极接地；所述单片机芯片的第六端口顺次通过电阻R22和发光二极管D4接地，且发光二极管D4的阴极接地；所述单片机芯片的第七端口连接所述充电管理单元；所述单片机芯片的第八端口连接整机开关K2；所述单片机芯片的电源正引脚连接所述稳压芯片的输出引脚，并通过电容C11接地；所述单片机芯片的第九端口连接所述N沟道MOS管Q2的栅极，所述N沟道MOS管Q2的源极接地，所述N沟道MOS管Q2的漏极连接发光二极管D5的阴极，发光二极管D5的阳极通过电阻R23连接所述电芯的正极；所述单片机芯片的第十端口顺次通过电阻R24和发光二极管D6接地，且发光二极管D6的阴极接地；所述稳压芯片的输入阴引脚连接所述电芯的正极，并通过电容C12接地；所述稳压芯片的所述输出引脚通过电容C13接地。

6.如权利要求5所述的便携式移动电源，其特征在于，所述稳压芯片的型号是XC6206P30。

7.如权利要求5所述的便携式移动电源，其特征在于，所述单片机芯片的型号是HT46R065。

8.如权利要求4所述的便携式移动电源，其特征在于，所述预定值是5V。

9.如权利要求1至3任一项所述的便携式移动电源，其特征在于，所述预定值是5V。