CN103618357A - 一种移动电源 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动电源，包括储能模块、有线供电模块、无线供电模块，其特征在于：还包括控制模块和电源开关，所述有线供电模块包括用于对待充设备供电的供电USB接口；所述无线供电模块包括无线供电主控芯片和无线发射单元；与现有技术相比具有以下优点：（1）本发明将有线供电和无线供电两种供电模式结合在一起，解决了现有移动电源所存在的单模式供电的使用局限问题，提高了移动电源的利用率；（2）本发明设定了休眠模式，降低了移动电源的功耗，避免了移动电源的电量的浪费。

Description

一种移动电源

技术领域

本发明涉及一种电源，具体涉及一种移动电源。

背景技术

随着科技的发展，出现越来越多的移动设备，例如平板电脑、手机、MP4、蓝牙耳机、相机等，这些移动设备耗电量大，需要经常充电，人在户外或者没有电源插座的情况下需要对移动设备充电是个问题，移动电源的产生解决了需要随时随地充电的麻烦，给生活带来了方便。

目前市场的移动电源为单模式的供电，有线供电或无线供电。

例如，专利公开号为CN201868905U，专利名称为一种移动电源的专利文件,已经公开了一种通过充电管理模块对储能模块进行充电管理和检测电池充电状态，并通过单片机控制供电的有线充电移动电源。

例如，专利公开号为CN201868905U，专利名称为一种移动电源的专利文件已经公开了一种通过控制模块检测有线插入并通过控制模块控制储能模块的对待充设备供电的移动电源。

有线供电和无线供电的移动电源均能对移动设备充电，但供电方式单一，有线供电需要待充设备与移动电源有线连接才能充电，无线供电必须对符合QI标准的待充设备才能供电，两者不兼容，这就导致了移动电源使用的局限性问题，受到条件限制，使移动电源的使用范围不够灵活。

发明内容

本发明的目的是为了解决移动电源使用的局限性，提供一种无线和有线充电结合的移动电源

一种移动电源，包括储能模块、有线供电模块、无线供电模块，其特征在于：还包括控制模块和电源开关，所述有线供电模块包括用于对待充设备供电的供电USB接口；所述无线供电模块包括无线供电主控芯片和无线发射单元；

当控制模块检测到供电USB接口插入待充设备且电源开关接通时，控制模块控制储能模块通过供电USB接口向待充设备充电，若在预定时间内未给待充设备充电，控制模块控制关断电源；当控制模块没有检测到供电USB接口插入待充设备且电源开关接通时，控制模块控制无线供电主控芯片使得无线发射单元向待充设备无线充电，若在预定时间内无线发射单元未检测到有待充设备时，无线供电主控单元控制关断电源。

所述移动电源，还包括用于对移动电源充电的充电管理模块，所述充电管理模块包括用于连接外部供电电源对移动电源充电的充电USB接口和用于管理充电USB接口对移动电源充电的充电管理芯片；

当充电管理芯片检测到充电USB接口插入移动电源时，充电管理芯片控制外部供电电源对储能模块充电。

所述储能模块，包括聚合物锂电池和用于给待充设备输出所需电压值的升压单元；

当移动电源检测到待充设备时，升压单元控制聚合物锂电池达到供电电压值后向待充设备供电。

所述聚合物锂电池包括用于保护聚合物锂电池过放、过充、过流和短路的保护电路。

所述无线发射单元包括用于感应待充设备并向待充设备发射能量的发射线圈、用于驱动发射线圈发射能量的PWM驱动控制电路以及用于通过放大输出电流和反馈电压控制对待充设备充电的信号处理电路；

当无线发射线圈感应到有待充设备时，无线供电主控芯片控制储能模块通过电磁感应向待充设备充电。

进一步的，所述充电管理芯片是线性充电器4056，充电管理芯片的充电电流编程端连电阻R1后接地，充电管理芯片的电源输入端接充电USB接口，并且充电管理芯片的电源输入端连电容C3接地和串联电阻R2和电阻R3的一端，串联电阻R2和电阻R3的另一端接地，充电管理芯片的充电电流输出端经并联电容C1和电容C2后接聚合物锂电池，充电管理芯片的充电状态输出端连至控制模块，充电管理芯片的接地端接电源地。

进一步的，所述升压单元包括第一电感L1、稳压二极管D1至稳压二极管D3、电容C4至电容C7、升压芯片U2和第一MOS管Q1，聚合物锂电池的正极连至升压芯片U2的电源端，同时聚合物锂电池的正极经第一电感L1、稳压二极管D1至稳压二极管D3的并联电路和电容C4至电容C7的并联电路后输出升压后的电压，升压后的电压经过电阻R4后接升压芯片U2的反馈端后经电阻R5连聚合物锂电池的负极，升压芯片U2的使能端接入控制模块，升压芯片的输出端接第一MOS管Q1的栅极，升压芯片U2的接地端接电源地，第一MOS管Q1的漏极连稳压二极管D1至稳压二极管D3的正极，第一MOS管Q1的源极接地。

进一步的，所述保护电路包括锂电池保护集成芯片DW01、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3，锂电池保护集成芯片DW01的电源端经电阻R7连聚合物锂电池的正极，又经电容C8连聚合物锂电池的负极，锂电池保护集成芯片DW01的过放检测的输出端连第二MOS管Q2的栅极，锂电池保护集成芯片DW01的过充检测的输出端连第三MOS管Q3的栅极，第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的漏极相连，第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的源极均接地。

进一步的，所述PWM驱动控制电路包括第一MOS管驱动器U4、第二MOS管驱动器U5，第四MOS管Q4、第五MOS管Q5和电容C9至电容C12，第一MOS管驱动器U4和第二MOS管驱动器U5的输入端连无线供电主控芯片，第一MOS管驱动器U4的输出端连第四MOS管Q4的栅极，第一MOS管驱动器U4的电源端接储能模块，且接入第四MOS管Q4的源极，第四MOS管Q4的漏极经过电容C9至电容C12的并联电路后连接发射线圈的一端；第二MOS管驱动器U5的输出端连第五MOS管Q5的栅极，第二MOS管驱动器U5的电源端接储能模块，且接入第五MOS管Q5的源极，第五MOS管Q5的漏极连发射线圈的另一端；

无线供电主控芯片的数字输出控制第一MOS管驱动器U4和第二MOS管驱动器U5的驱动，第一MOS管驱动器U4和第二MOS管驱动器U5分别用于驱动第四MOS管Q4和第五MOS管Q5，通过无线供电主控芯片给定的数字输出控制第四MOS管Q4和第五MOS管Q5的开通和关断，若第四MOS管Q4开通,则第五MOS管Q5关断，第四MOS管Q4输出相应的脉冲，若第五MOS管Q5开通，则第四MOS管Q4关断，第五MOS管Q5输出相应的脉冲，利用第四MOS管Q4和第五MOS管Q5的开关输出的PWM波驱动发射线圈发射能量，电容C9至电容C12的并联电路构成了谐振电容，产生振荡脉冲。

进一步的，所述信号处理电路包括电流放大电路和输出电压的反馈电路；

所述反馈电路包括第一运算放大器U6至第三运算放大器U8和开关二极管D4，输出电压经过开关二极管D4后连第一运算放大器U6的同相输入端，第一运算放大器U6的反向输入端连第一运算放大器U6的输出端，第一运算放大器U6的输出端经过电阻R10接入第二运算放大器U7的同相输入端，第二运算放大器U7的反相输入端经电阻R11和电容C13后接地，第二运算放大器U7的反相输入端经典组R12后连第二运算放大器U7的输出端，第二运算放大器U7的输出端经电阻R13和电阻R14连第三运算放大器U8的同相输入端，第三运算放大器U8的同相输入端经电阻R15后连第三运算放大器U8的输出端并接入无线供电主控芯片，第三运算放大器U8的反相输入端经电阻R16和电阻R13接第二运算放大器U7的输出端；

输出电压经过第一运算放大器U6的电压跟随后经过R10降压输出给第二运算放大器U7，经过第二运算放大器U7的反馈控制再经电阻R13降压后输出给第三运算放大器U8，经过第三放大器U8的反馈放大后输出给无线供电主控芯片，通过开关二极管D4的开通和关断控制无线供电主控芯片的数字输出。

进一步的，所述电流放大电路包括第四运算放大器U9至第六运算放大器U11，第四运算放大器U9的同相输入端经过电阻R17连第四MOS管Q4和第五MOS管Q5的源极，第四运算放大器U9的反相输入端经电阻R18连第四运算放大器U9的输出端，第四运算放大器U9的反相输入端又经电阻R19接地，第四运算放大器U9的输出端经电阻R20接第五运算放大器U10的同相输入端，第五运算放大器U10的反相输入端经电阻R21连第五运算放大器U10的输出端，第五运算放大器U10的反相输入端又经电阻R22接地，第五运算放大器U10的输出端经电阻R23和电阻R24连第六运算放大器U11的同相输入端，第五运算放大器U10的输出端经电阻R23和电阻R25连第六运算放大器U11的反相输入端，第六运算放大器U11的同相输入端又经电阻R26连第六运算放大器U11的输出端并接入无线供电主控芯片；

驱动发射线圈产生的电流经第四运算放大器U9的调节后经第五运算放大器U10的反馈调节和第六运算放大器U11的放大调节后反馈给无线供电主控芯片，当无线供电主控芯片检测到电流过大时，通过无线供电主控芯片过流保护。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明将有线供电和无线供电两种供电模式结合在一起，解决了现有移动电源所存在的单模式供电的使用局限问题，提高了移动电源的利用率；

2、本发明设定了休眠模式，降低了移动电源的功耗，避免了移动电源的电量的浪费。

3、本发明设计有锂电池保护电路，避免锂电池在充电或供电的过程中的过充，过放，过流，短路现象，延长了锂电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明中充电管理模块的电路图；

图3为本发明中升压单元的电路图；

图4为本发明中保护电路的电路图；

图5为本发明中PWM驱动控制电路；

图6为本发明中输出电压的反馈电路；

图7为本发明中电流放大电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种移动电源，包括储能模块、有线供电模块、无线供电模块，还包括控制模块和电源开关，有线供电模块包括用于对待充设备供电的供电USB接口；无线供电模块包括无线供电主控芯片和无线发射单元。

当控制模块检测到供电USB接口插入待充设备且电源开关接通时，控制模块控制储能模块通过供电USB接口向待充设备充电，若在预定时间内未给待充设备充电，控制模块控制关断电源；当控制模块没有检测到供电USB接口插入待充设备且电源开关接通时，控制模块控制无线供电主控单元使得无线发射单元向待充设备无线充电，若在预定时间内无线发射单元未检测到有待充设备时，无线供电主控单元控制关断电源。

移动电源，还包括用于对移动电源充电的充电管理模块，所述充电管理模块包括用于连接外部供电电源对移动电源充电的充电USB接口和用于管理充电USB接口对移动电源充电的充电管理芯片；当充电管理芯片检测到充电USB接口插入移动电源时，充电管理芯片控制外部供电电源对储能模块充电。

储能模块，包括聚合物锂电池和用于给待充设备输出所需电压值的升压单元；当移动电源检测到待充设备时，升压单元控制聚合物锂电池达到供电电压值后向待充设备供电。

聚合物锂电池包括用于保护聚合物锂电池过放、过充、过流和短路的保护电路。

无线发射单元包括用于感应待充设备并向待充设备发射能量的发射线圈、用于驱动发射线圈发射能量的PWM驱动控制电路以及用于通过放大输出电流和反馈电压控制对待充设备充电的信号处理电路。

当无线发射线圈感应到有待充设备时，无线供电主控芯片控制储能模块通过电磁感应向待充设备充电。

如图2所示，充电管理芯片是线性充电器4056，充电管理芯片的充电电流编程端连电阻R1后接地，充电电流编程端可以通过连接地电阻R2对充电电流编程设定，线性充电器4056的最大持续充电电流可达1A，充电管理芯片的电源输入端接充电USB接口，并且充电管理芯片的电源输入端连电容C3接地和串联电阻R2和电阻R3的一端，串联电阻R2和电阻R3的另一端接地，充电管理芯片的充电电流输出端经并联电容C1和电容C2后接聚合物锂电池，充电管理芯片的充电状态输出端连至控制模块，充电管理芯片的接地端接电源地。

如图3所示，升压单元包括第一电感L1、稳压二极管D1至稳压二极管D3、电容C4至电容C7、升压芯片U2和第一MOS管Q1，聚合物锂电池的正极连至升压芯片U2的电源端，同时聚合物锂电池的正极经第一电感L1、稳压二极管D1至稳压二极管D3的并联电路和电容C4至电容C7的并联电路后输出升压后的电压，升压后的电压经过电阻R4后接升压芯片U2的反馈端后经电阻R5连聚合物锂电池的负极，升压芯片U2的使能端接入控制模块，升压芯片的输出端接第一MOS管Q1的栅极，升压芯片U2的接地端接电源地，第一MOS管Q1的漏极连稳压二极管D1至稳压二极管D3的正极，第一MOS管Q1的源极接地。

如图4所示，保护电路包括锂电池保护集成芯片DW01、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3，锂电池保护集成芯片DW01的电源端经电阻R7连聚合物锂电池的正极，又经电容C8连聚合物锂电池的负极，锂电池保护集成芯片DW01的过放检测的输出端连第二MOS管Q2的栅极，锂电池保护集成芯片DW01的过充检测的输出端连第三MOS管Q3的栅极，第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的漏极相连，第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的源极均接地。

如图5所示，PWM驱动控制电路包括第一MOS管驱动器U4、第二MOS管驱动器U5，第四MOS管Q4、第五MOS管Q5和电容C9至电容C12，第一MOS管驱动器U4和第二MOS管驱动器U5的输入端连无线供电主控芯片，第一MOS管驱动器U4的输出端连第四MOS管Q4的栅极，第一MOS管驱动器U4的电源端接储能模块，且接入第四MOS管Q4的源极，第四MOS管Q4的漏极经过电容C9至电容C12的并联电路后连接发射线圈的一端；第二MOS管驱动器U5的输出端连第五MOS管Q5的栅极，第二MOS管驱动器U5的电源端接储能模块，且接入第五MOS管Q5的源极，第五MOS管Q5的漏极连发射线圈的另一端。

本发明中无线供电主控芯片采用集成芯片GPMQ8005A，无线供电主控芯片的数字输出控制第一MOS管驱动器U4和第二MOS管驱动器U5的驱动，第一MOS管驱动器U4和第二MOS管驱动器U5分别用于驱动第四MOS管Q4和第五MOS管Q5，通过无线供电主控芯片给定的数字输出控制第四MOS管Q4和第五MOS管Q5的开通和关断，若第四MOS管Q4开通,则第五MOS管Q5关断，第四MOS管Q4输出相应的脉冲，若第五MOS管Q5开通，则第四MOS管Q4关断，第五MOS管Q5输出相应的脉冲，利用第四MOS管Q4和第五MOS管Q5的开关输出的PWM波驱动发射线圈发射能量，电容C9至电容C12的并联电路构成了谐振电容，产生振荡脉冲。

如图6、图7所示，信号处理电路包括输出电压的反馈电路和电流放大电路；如图6所示，反馈电路包括第一运算放大器U6至第三运算放大器U8和开关二极管D4，输出电压经过开关二极管D4后连第一运算放大器U6的同相输入端，第一运算放大器U6的反向输入端连第一运算放大器U6的输出端，第一运算放大器U6的输出端经过电阻R10接入第二运算放大器U7的同相输入端，第二运算放大器U7的反相输入端经电阻R11和电容C13后接地，第二运算放大器U7的反相输入端经典组R12后连第二运算放大器U7的输出端，第二运算放大器U7的输出端经电阻R13和电阻R14连第三运算放大器U8的同相输入端，第三运算放大器U8的同相输入端经电阻R15后连第三运算放大器U8的输出端并接入无线供电主控芯片，第三运算放大器U8的反相输入端经电阻R16和电阻R13接第二运算放大器U7的输出端；

输出电压经过第一运算放大器U6的电压跟随后经过R10降压输出给第二运算放大器U7，经过第二运算放大器U7的反馈控制再经电阻R13降压后输出给第三运算放大器U8，经过第三放大器U8的反馈放大后输出给无线供电主控芯片，通过开关二极管D4的开通和关断控制无线供电主控芯片的数字输出。

如图7所示，电流放大电路包括第四运算放大器U9至第六运算放大器U11，第四运算放大器U9的同相输入端经过电阻R17连第四MOS管Q4和第五MOS管Q5的源极，第四运算放大器U9的反相输入端经电阻R18连第四运算放大器U9的输出端，第四运算放大器U9的反相输入端又经电阻R19接地，第四运算放大器U9的输出端经电阻R20接第五运算放大器U10的同相输入端，第五运算放大器U10的反相输入端经电阻R21连第五运算放大器U10的输出端，第五运算放大器U10的反相输入端又经电阻R22接地，第五运算放大器U10的输出端经电阻R23和电阻R24连第六运算放大器U11的同相输入端，第五运算放大器U10的输出端经电阻R23和电阻R25连第六运算放大器U11的反相输入端，第六运算放大器U11的同相输入端又经电阻R26连第六运算放大器U11的输出端并接入无线供电主控芯片；

驱动发射线圈产生的电流经第四运算放大器U9的调节后经第五运算放大器U10的反馈调节和第六运算放大器U11的放大调节后反馈给无线供电主控芯片，当无线供电主控芯片检测到电流过大时，通过无线供电主控芯片过流保护。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种移动电源，包括储能模块、有线供电模块、无线供电模块，其特征在于：还包括控制模块和电源开关，所述有线供电模块包括用于对待充设备供电的供电USB接口；所述无线供电模块包括无线供电主控芯片和无线发射单元；

当控制模块检测到供电USB接口插入待充设备且电源开关接通时，控制模块控制储能模块通过供电USB接口向待充设备充电，若在预定时间内未给待充设备充电，控制模块控制关断电源；当控制模块没有检测到供电USB接口插入待充设备且电源开关接通时，控制模块控制无线供电主控芯片使得无线发射单元向待充设备无线充电，若在预定时间内无线发射单元未检测到有待充设备时，无线供电主控单元控制关断电源。

2.根据权利要求1所述的一种移动电源，其特征在于：所述移动电源，还包括用于对移动电源充电的充电管理模块，所述充电管理模块包括用于连接外部供电电源对移动电源充电的充电USB接口和用于管理充电USB接口对移动电源充电的充电管理芯片；当充电管理芯片检测到充电USB接口插入移动电源时，充电管理芯片控制外部供电电源对储能模块充电。

3.根据权利要求1所述的一种移动电源，其特征在于：所述储能模块，包括聚合物锂电池和用于给待充设备输出所需电压值的升压单元；当移动电源检测到待充设备时，升压单元控制聚合物锂电池达到供电电压值后向待充设备供电。

4.根据权利要求3所述的一种移动电源，其特征在于：所述聚合物锂电池包括用于保护聚合物锂电池过放、过充、过流和短路的保护电路。

5.根据权利要求1所述的一种移动电源，其特征在于：所述无线发射单元包括用于感应待充设备并向待充设备发射能量的发射线圈、用于驱动发射线圈发射能量的PWM驱动控制电路以及用于通过放大输出电流和反馈电压控制对待充设备充电的信号处理电路；当无线发射线圈感应到有待充设备时，无线充电主控单元控制储能模块通过电磁感应向待充设备充电。

6.根据权利要求2所述的一种移动电源，其特征在于：所述充电管理芯片是线性充电器4056，充电管理芯片的充电电流编程端连电阻R1后接地，充电管理芯片的电源输入端接充电USB接口，并且充电管理芯片的电源输入端连电容C3接地和串联电阻R2和电阻R3的一端，串联电阻R2和电阻R3的另一端接地，充电管理芯片的充电电流输出端经并联电容C1和电容C2后接聚合物锂电池，充电管理芯片的充电状态输出端连至控制模块，充电管理芯片的接地端接电源地。

7.根据权利要求3所述的一种移动电源，其特征在于：所述升压单元包括第一电感L1、稳压二极管D1至稳压二极管D3、电容C4至电容C7、升压芯片U2和第一MOS管Q1，聚合物锂电池的正极连至升压芯片U2的电源端，同时聚合物锂电池的正极经第一电感L1、稳压二极管D1至稳压二极管D3的并联电路和电容C4至电容C7的并联电路后输出升压后的电压，升压后的电压经过电阻R4后接升压芯片U2的反馈端后经电阻R5连聚合物锂电池的负极，升压芯片U2的使能端接入控制模块，升压芯片的输出端接第一MOS管Q1的栅极，升压芯片U2的接地端接电源地，第一MOS管Q1的漏极连稳压二极管D1至稳压二极管D3的正极，第一MOS管Q1的源极接地。

8.根据权利要求4所述的一种移动电源，其特征在于：所述保护电路包括锂电池保护集成芯片DW01、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3，锂电池保护集成芯片DW01的电源端经电阻R7连聚合物锂电池的正极，又经电容C8连聚合物锂电池的负极，锂电池保护集成芯片DW01的过放检测的输出端连第二MOS管Q2的栅极，锂电池保护集成芯片DW01的过充检测的输出端连第三MOS管Q3的栅极，第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的漏极相连，第二MOS管Q2和第三MOS管Q3的源极均接地。

9.根据权利要求5所述的一种移动电源，其特征在于：所述PWM驱动控制电路包括第一MOS管驱动器U4、第二MOS管驱动器U5，第四MOS管Q4、第五MOS管Q5和电容C9至电容C12，第一MOS管驱动器U4和第二MOS管驱动器U5的输入端连无线供电主控芯片，第一MOS管驱动器U4的输出端连第四MOS管Q4的栅极，第一MOS管驱动器U4的电源端接储能模块，且接入第四MOS管Q4的源极，第四MOS管Q4的漏极经过电容C9至电容C12的并联电路后连接发射线圈的一端；第二MOS管驱动器U5的输出端连第五MOS管Q5的栅极，第二MOS管驱动器U5的电源端接储能模块，且接入第五MOS管Q5的源极，第五MOS管Q5的漏极连发射线圈的另一端。

10.根据权利要求5所述的一种移动电源，其特征在于：所述信号处理电路包括电流放大电路和输出电压的反馈电路；所述反馈电路包括第一运算放大器U6至第三运算放大器U8和开关二极管D4，输出电压经过开关二极管D4后连第一运算放大器U6的同相输入端，第一运算放大器U6的反向输入端连第一运算放大器U6的输出端，第一运算放大器U6的输出端经过电阻R10接入第二运算放大器U7的同相输入端，第二运算放大器U7的反相输入端经电阻R11和电容C13后接地，第二运算放大器U7的反相输入端经典组R12后连第二运算放大器U7的输出端，第二运算放大器U7的输出端经电阻R13和电阻R14连第三运算放大器U8的同相输入端，第三运算放大器U8的同相输入端经电阻R15后连第三运算放大器U8的输出端并接入无线供电主控芯片，第三运算放大器U8的反相输入端经电阻R16和电阻R13接第二运算放大器U7的输出端；

所述所述电流放大电路包括第四运算放大器U9至第六运算放大器U11，第四运算放大器U9的同相输入端经过电阻R17连第四MOS管Q4和第五MOS管Q5的源极，第四运算放大器U9的反相输入端经电阻R18连第四运算放大器U9的输出端，第四运算放大器U9的反相输入端又经电阻R19接地，第四运算放大器U9的输出端经电阻R20接第五运算放大器U10的同相输入端，第五运算放大器U10的反相输入端经电阻R21连第五运算放大器U10的输出端，第五运算放大器U10的反相输入端又经电阻R22接地，第五运算放大器U10的输出端经电阻R23和电阻R24连第六运算放大器U11的同相输入端，第五运算放大器U10的输出端经电阻R23和电阻R25连第六运算放大器U11的反相输入端，第六运算放大器U11的同相输入端又经电阻R26连第六运算放大器U11的输出端并接入无线供电主控芯片。

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