CN104167791A - 一种半导体温差充电器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体温差充电器及其制作方法，本发明将至少两片温差感应发电芯片的冷面采用导热硅脂分别粘贴在中空式散热器对称的两侧面上，使温差感应发电芯片的热面处于最外侧面；将所有的温差感应发电芯片采用串联或并联的方式进行连接，然后将串联或并联后的温差感应发电芯片的输出端连接在一个按桥式整流电路制作的桥堆输入端上，将桥堆的输出端直接与USP手机充电插口连接或通过控制电路与USP手机充电插口后，即可制作得到半导体温差充电器。本发明不仅具有结构简单、制作容易、使用安全可靠、不会产生任何污染的优点，而且还具有重量轻、使用寿命长等优点。

Description

一种半导体温差充电器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种半导体温差充电器及其制作方法，属于随身携带式充电器技术领域。

背景技术

随着数字技术的应用和发展. 在手机充电器或充电宝方面已得到广乏的应用，使日常生活更方便，特别是在手机没认何外接电源可充的情况下，可采用随身携带的手机充电器或充电宝对手机进行充电。但是，目前在现有技术中，所有的随身携带的充电器或充电宝普遍采用蓄电池的方式给手机充电，由于蓄电池在使用的过程中不仅会产生有害气体带来污染、不利于环保，而且在使用或携带时也可能会发生自燃或爆炸等事故。因此，现有的随身携带的充电器或充电宝的使用效果还是不够理想。 

发明内容

本发明的目的是：提供一种结构简单、制作容易、使用安全可靠、并且不会产生任何污染的半导体温差充电器及其制作方法，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是这样构成的：

本发明的一种半导体温差充电器的制作方法为，该方法包括采用由N型半导体元件和P型半导体元件制作组成的温差感应发电芯片作为发电源，将至少两片温差感应发电芯片的冷面采用导热硅脂分别粘贴在中空式散热器对称的两侧面上，使温差感应发电芯片的热面处于最外侧面；将所有的温差感应发电芯片采用串联或并联的方式进行连接，然后将串联或并联后的温差感应发电芯片的输出端连接在一个按桥式整流电路制作的桥堆输入端上，将桥堆的输出端直接与USP手机充电插口连接或通过控制电路与USP手机充电插口后，即可制作得到半导体温差充电器。

上述的温差感应发电芯片的片数为2～200片，并且为偶数片。

根据上述方法构建的本发明的一种半导体温差充电器为，该半导体温差充电器包括壳体、温差感应发电芯片、中空式散热器，中空式散热器安装在壳体内，在中空式散热器的对称两侧面上分别粘贴有1～100片温差感应发电芯片，并且温差感应发电芯片的热面高于或等于壳体的外表面，温差感应发电芯片的冷面粘贴固定在中空式散热器上，所有温差感应发电芯片相互连接后组成的电源输出端与安装在控制电路板上的桥堆的输入端连接，桥堆的输出端与安装在壳体上的USP手机充电插口连接、或通过安装在壳体内的控制电路板上的电路与USP手机充电插口连接。

上述的所有温差感应发电芯片相互连接组成的电源是指，将所有温差感应发电芯片相互串联组成串联式发电源或相互并联组成并联式发电源、或是取所有温差感应发电芯片中相同数量的感应发电芯片相互串联后再并联在一起组成串并联式发电源、或是取所有温差感应发电芯片中相同数量的感应发电芯片相互并联后再串联在一起组成并串联式发电源，串联式发电源、并联式发电源、串并联式发电源或并串联式发电源的输出端与安装在控制电路板上的桥堆的输入端连接。

在将温差感应发电芯片相互并联时，在每个温差感应发电芯片的正电极输出端上都连接有一个防止对冲的整流二极管。

在将相同数量的感应发电芯片相互串联后再并联在一起时，在每组串联的感应发电芯片的正电极输出端上都连接一个防止对冲的整流二极管后、再将每组串联的感应发电芯片并联组成串并联式发电源。

上述控制电路板上的电路包括组成放大、稳压和恒流电路的第一三极管～第四三极管和运算放大电路集成块，桥堆的负极为接地端，桥堆的正极接第一三极管的发射极，第一三极管的集电极接第一变压器L1的次级一端，第一变压器L1的次级另一端接地，第一三极管的基极接第一变压器L1的初级一端，第一变压器L1的初级另一端接第一二级管的正极，第一二级管的负极接第二三极管的集电极和第一电阻一端，第一电阻的另一端接第二三极管的基极和第三三极管的发射极及第一电容，第二三极管的发射极通过第一稳压管接地；第三三极管的基极接第二变压器的初级一端，第二变压器的初级另一端接第二二级管的正极，第二二级管的负极接第四三极管的集电极和第二电阻一端，第二电阻的另一端接第四三极管的基极和第二电容、第四电容、电感的一端及运算放大电路集成块的第3、第6和第7接线脚，第四三极管的发射极通过第二稳压管接地和接第二电容和第四电容的另一端；运算放大电路集成块的输入端第1接线脚通过第三电阻和第三电容接地，算放大电路集成块的另一输入端第2接线脚通过第四电阻接地、并通过第五电阻与第三二极管的负极、LED发光二极管的正极、电感的另一端、第六电容及USP手机充电插口连接，算放大电路集成块的第4接线脚接地、第8接线脚通过第五电容接地，算放大电路集成块的输出端第5脚接第三二极管的正极，LED发光二极管的负极通过开关接地。

上述中空式散热器为铝合金矩形框结构，在该铝合金矩形框结构的对称两面设有用于与温差感应发电芯片的冷面贴合的贴合平面，在该铝合金矩形框结构的空腔中设有散热片，散热片与铝合金矩形框结构连接为一体组成中空式散热器。

由散热片与铝合金矩形框结构连接为一体组成的中空式散热器为整体式结构或为两半式散热器组合结构，当中空式散热器为两半式散热器组合结构时，在一半散热器与另一半散热器组合的结合面之间垫有一层绝缘隔热垫，并且一半散热器与另一半散热器通过螺栓连接为一体组成中空式散热器。 

由于采用了上述技术方案，本发明巧妙地利用了现有技术中的温差感应发电芯片能发出微弱电的特点，并将其通过中空式散热器、桥堆以及控制电路板的电路进行有机的连接组合，使其在感应体温的情况下，即可发出能够满足对手机进行充电的电源。本发明完全抛弃了现有技术中充电宝或随身携带式充电器所需的蓄电池。使用本发明时，当将开关联通时，手握住壳体，使手温能直接接触到温差感应发电芯片的热面，这样即可使其与贴合在中空式散热器上的冷面产生温差电动势，该电动势在多级升压电路和稳压电路的作用下使LED发光二级管发光，这样即表明已经做好充电准备；当将连接有手机的充电线插接在USP手机充电插口上时，即可给手机进行充电。经实际使用证明，本发明能满足现有的各种型号手机或平板电脑充电使用。因此，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有结构简单、制作容易、使用安全可靠、不会产生任何污染的优点，而且还具有重量轻、使用寿命长等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的温差感应发电芯片相互串联组成串联式发电源IC1时与桥堆连接的示意图；

图3为本发明的温差感应发电芯片相互并联组成并联式发电源IC2时与桥堆连接的示意图；

图4为本发明的串并联式发电源IC3与桥堆连接的示意图；

图5为本发明的并串联式发电源IC4与桥堆连接的示意图；

图6为本发明的中空式散热器为整体式结构时与温差感应发电芯片连接时的结构示意图；

图7为本发明的中空式散热器为两半式散热器组合结构时与温差感应发电芯片连接时的结构示意图；

图8为本发明电路板上的电路原理图。

附图标记说明：1-壳体，2-温差感应发电芯片，3-中空式散热器，3.1-贴合平面，3.2-散热片，4-桥堆，5-USP手机充电插口，6-控制电路板，7-绝缘隔热垫，8-螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说。

本发明的实施例：本发明的一种半导体温差充电器的制作方法为，直接采用现有的由N型半导体元件和P型半导体元件制作组成的温差感应发电芯片作为发电源，实施时，将至少两片温差感应发电芯片的冷面采用导热硅脂分别粘贴在中空式散热器对称的两侧面上，使温差感应发电芯片的热面处于最外侧面；将所有的温差感应发电芯片采用串联或并联的方式进行连接，然后将串联或并联后的温差感应发电芯片的输出端连接在一个按桥式整流电路制作的桥堆输入端上，将桥堆的输出端直接与USP手机充电插口连接或通过控制电路与USP手机充电插口后，即可制作得到半导体温差充电器；在通常情况下将采用的温差感应发电芯片的片数控制在2～200片的范围，并且制作时最好按对称设置，将温差感应发电芯片的片数控制为偶数片。

根据上述方法构建的本发明的一种半导体温差充电器的结构示意图如图1～图8所示，该半导体温差充电器包括壳体1、温差感应发电芯片2、中空式散热器3，中空式散热器3安装在壳体1内，温差感应发电芯片2可直接采用现有技术中的成品，制作时，在中空式散热器3的对称两侧面上分别粘贴上1～100片温差感应发电芯片2（其片数可根据具体的使用需要确定，但为了可靠性和使用方便，其总数最好不超过200片），使温差感应发电芯片2的热面高于或等于壳体1的外表面，将温差感应发电芯片2的冷面粘贴固定在中空式散热器3的贴合平面上，将所有温差感应发电芯片2相互连接后组成的电源输出端与安装在控制电路板6上的桥堆4的输入端连接，将桥堆4的输出端与安装在壳体1上的USP手机充电插口5连接，但是为了提高充电效率和工作的稳定性，最好是将桥堆4的输出端通过安装在壳体1内的控制电路板6上的电路再与USP手机充电插口5连接。

上述的所有温差感应发电芯片2相互连接后组成的电源是指：将所有温差感应发电芯片2相互串联组成串联式发电源IC1（如图2所示）或是将所有温差感应发电芯片2相互并联组成并联式发电源IC2（如图3所示）、或是取所有温差感应发电芯片2中相同数量的感应发电芯片2相互串联后再并联在一起组成串并联式发电源IC3（如图4所示）、或是取所有温差感应发电芯片2中相同数量的感应发电芯片2相互并联后再串联在一起组成并串联式发电源IC4（如图5所示），将串联式发电源IC1、并联式发电源IC2、串并联式发电源IC3或并串联式发电源IC4的输出端与安装在控制电路板6上的桥堆4的输入端连接（如图8所示）；在将温差感应发电芯片2相互并联时，在每个温差感应发电芯片2的正电极输出端上都连接有一个防止对冲的整流二极管D（如图3和图5所示）；在将相同数量的感应发电芯片2相互串联后再并联在一起组成串并联式发电源IC3时，在每组串联的感应发电芯片2的正电极输出端上都连接一个防止对冲的整流二极管D后、再将每组串联的感应发电芯片2并联组成串并联式发电源IC3（如图4所示）。

制作时，最好将中空式散热器3制作成铝合金矩形框结构，在该铝合金矩形框结构的对称两面设有用于与温差感应发电芯片2的冷面贴合的贴合平面3.1，在该铝合金矩形框结构的空腔中设有散热片3.2，散热片3.2与铝合金矩形框结构连接为一体组成中空式散热器3；由散热片3.2与铝合金矩形框结构连接为一体组成的中空式散热器3为整体式结构（如图6所示）或为两半式散热器组合结构（如图7所示），当将中空式散热器3制作为两半式散热器组合结构时，为了使两半散热器在工作时不相互影响，可在一半散热器与另一半散热器组合的结合面之间垫一层绝缘隔热垫7（该绝缘隔热垫7可采用石棉板、胶木板、塑料板等材料制作），然后将一半散热器与另一半散热器通过螺栓8连接为一体组成中空式散热器3。

在制作控制电路板6时，控制电路板6上的电路包括组成放大、稳压和恒流电路的第一三极管G1～第四三极管G4和运算放大电路集成块IC，运算放大电路集成块IC可直接采用市场上出售的型号为：SY7208、VT1050、LV8050或PT1301等运算放大电路集成块成品，如图8所示，将桥堆4的输出负极为接地端，将桥堆4的输出正极接第一三极管G1的发射极，第一三极管G1的集电极接第一变压器L1的次级一端，第一变压器L1的次级另一端接地，第一三极管G1的基极接第一变压器L1的初级一端，第一变压器L1的初级另一端接第一二级管D1的正极，第一二级管D1的负极接第二三极管G2的集电极和第一电阻R1一端，第一电阻R1的另一端接第二三极管G2的基极和第三三极管G3的发射极及第一电容C1，第二三极管G2的发射极通过第一稳压管W1接地；第三三极管G3的基极接第二变压器L2的初级一端，第二变压器L2的初级另一端接第二二级管D2的正极，第二二级管D2的负极接第四三极管G4的集电极和第二电阻R2一端，第二电阻R2的另一端接第四三极管G4的基极和第二电容C2、第四电容C4、电感L的一端及运算放大电路集成块IC的第3、第6和第7接线脚，将第四三极管G4的发射极通过第二稳压管W2接地和接第二电容C2和第四电容C4的另一端；将运算放大电路集成块IC的输入端第1接线脚通过第三电阻R3和第三电容C3接地，算放大电路集成块IC的另一输入端第2接线脚通过第四电阻R4接地、并通过第五电阻R5与第三二极管D3的负极、LED发光二极管D4的正极、电感L的另一端、第六电容C6及USP手机充电插口5连接，算放大电路集成块IC的第4接线脚接地、第8接线脚通过第五电容C5接地，将算放大电路集成块IC的输出端第5脚接第三二极管D3的正极，将LED发光二极管D4的负极通过开关K接地即成。 

Claims (9)

1.一种半导体温差充电器的制作方法，包括采用由N型半导体元件和P型半导体元件制作组成的温差感应发电芯片作为发电源，其特征在于：将至少两片温差感应发电芯片的冷面采用导热硅脂分别粘贴在中空式散热器对称的两侧面上，使温差感应发电芯片的热面处于最外侧面；将所有的温差感应发电芯片采用串联或并联的方式进行连接，然后将串联或并联后的温差感应发电芯片的输出端连接在一个按桥式整流电路制作的桥堆输入端上，将桥堆的输出端直接与USP手机充电插口连接或通过控制电路与USP手机充电插口后，即可制作得到半导体温差充电器。

2.根据权利要求1所述的半导体温差充电器的制作方法，其特征在于：所述的温差感应发电芯片的片数为2～200片，并且为偶数片。

3.一种根据权利要求1或2所述方法构建的半导体温差充电器，包括壳体（1）、温差感应发电芯片（2）、中空式散热器（3），中空式散热器（3）安装在壳体（1）内，其特征在于：在中空式散热器（3）的对称两侧面上分别粘贴有1～100片温差感应发电芯片（2），并且温差感应发电芯片（2）的热面高于或等于壳体（1）的外表面，温差感应发电芯片（2）的冷面粘贴固定在中空式散热器（3）上，所有温差感应发电芯片（2）相互连接后组成的电源输出端与安装在控制电路板（6）上的桥堆（4）的输入端连接，桥堆（4）的输出端与安装在壳体（1）上的USP手机充电插口（5）连接、或通过安装在壳体（1）内的控制电路板（6）上的电路与USP手机充电插口（5）连接。

4.根据权利要求3所述的半导体温差充电器，其特征在于：所述的所有温差感应发电芯片（2）相互连接后组成的电源是指，将所有温差感应发电芯片（2）相互串联组成串联式发电源（IC1）或相互并联组成并联式发电源（IC2）、或是取所有温差感应发电芯片（2）中相同数量的感应发电芯片（2）相互串联后再并联在一起组成串并联式发电源（IC3）、或是取所有温差感应发电芯片（2）中相同数量的感应发电芯片（2）相互并联后再串联在一起组成并串联式发电源（IC4），串联式发电源（IC1）、并联式发电源（IC2）、串并联式发电源（IC3）或并串联式发电源（IC4）的输出端与安装在控制电路板（6）上的桥堆（4）的输入端连接。

5.根据权利要求4所述的半导体温差充电器，其特征在于：在将温差感应发电芯片（2）相互并联时，在每个温差感应发电芯片（2）的正电极输出端上都连接有一个防止对冲的整流二极管（D）。

6.根据权利要求4所述的半导体温差充电器，其特征在于：在将相同数量的感应发电芯片（2）相互串联后再并联在一起时，在每组串联的感应发电芯片（2）的正电极输出端上都连接一个防止对冲的整流二极管（D）后、再将每组串联的感应发电芯片（2）并联组成串并联式发电源（IC3）。

7.根据权利要求3所述的半导体温差充电器，其特征在于：控制电路板（6）上的电路包括组成放大、稳压和恒流电路的第一三极管（G1）～第四三极管（G4）和运算放大电路集成块（IC），桥堆（4）的负极为接地端，桥堆（4）的正极接第一三极管（G1）的发射极，第一三极管（G1）的集电极接第一变压器L1的次级一端，第一变压器L1的次级另一端接地，第一三极管（G1）的基极接第一变压器L1的初级一端，第一变压器L1的初级另一端接第一二级管（D1）的正极，第一二级管（D1）的负极接第二三极管（G2）的集电极和第一电阻（R1）一端，第一电阻（R1）的另一端接第二三极管（G2）的基极和第三三极管（G3）的发射极及第一电容（C1），第二三极管（G2）的发射极通过第一稳压管（W1）接地；第三三极管（G3）的基极接第二变压器（L2）的初级一端，第二变压器（L2）的初级另一端接第二二级管（D2）的正极，第二二级管（D2）的负极接第四三极管（G4）的集电极和第二电阻（R2）一端，第二电阻（R2）的另一端接第四三极管（G4）的基极和第二电容（C2）、第四电容（C4）、电感（L）的一端及运算放大电路集成块（IC）的第3、第6和第7接线脚，第四三极管（G4）的发射极通过第二稳压管（W2）接地和接第二电容（C2）和第四电容（C4）的另一端；运算放大电路集成块（IC）的输入端第1接线脚通过第三电阻（R3）和第三电容（C3）接地，算放大电路集成块（IC）的另一输入端第2接线脚通过第四电阻（R4）接地、并通过第五电阻（R5）与第三二极管（D3）的负极、LED发光二极管（D4）的正极、电感（L）的另一端、第六电容（C6）及USP手机充电插口（5）连接，算放大电路集成块（IC）的第4接线脚接地、第8接线脚通过第五电容（C5）接地，算放大电路集成块（IC）的输出端第5脚接第三二极管（D3）的正极，LED发光二极管（D4）的负极通过开关（K）接地。

8.根据权利要求3所述的半导体温差充电器，其特征在于：中空式散热器（3）为铝合金矩形框结构，在该铝合金矩形框结构的对称两面设有用于与温差感应发电芯片（2）的冷面贴合的贴合平面（3.1），在该铝合金矩形框结构的空腔中设有散热片（3.2），散热片（3.2）与铝合金矩形框结构连接为一体组成中空式散热器（3）。

9.根据权利要求8所述的半导体温差充电器，其特征在于：由散热片（3.2）与铝合金矩形框结构连接为一体组成的中空式散热器（3）为整体式结构或为两半式散热器组合结构，当中空式散热器（3）为两半式散热器组合结构时，在一半散热器与另一半散热器组合的结合面之间垫有一层绝缘隔热垫（7），并且一半散热器与另一半散热器通过螺栓（8）连接为一体组成中空式散热器（3）。