CN105720647A - 具有多种充电方式的电源适配器 - Google Patents

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常相辉
樊代和
杨振坤
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Abstract

本发明公开了一种具有多种充电方式的电源适配器，包括太阳能发电模块、压电发电模块、市电充电模块、整合电路和电能输出模块；太阳能发电模块、压电发电模块和市电充电模块分别与整合电路相连，整合电路连接电能输出模块，电能输出模块连接设置在电源适配器外壳上还的USB接口(1)。本发明提供了一种结合压电发电、太阳能发电和直接充电三种供电方式的电源适配器，在不同的情况下均能达到为其他设备充电的效果，且在找不到电源的情况下不仅可以解决应急的问题，而且能量来源绿色环保对环境不会造成任何形式的污染，可应用范围广、利于推广，体积小且携带方便。

Description

具有多种充电方式的电源适配器
技术领域
本发明涉及一种具有多种充电方式的电源适配器。
背景技术
随着人们的生活节奏加快，网络成为了我们身边不可替代的信息交流品台，作为重要的网络承载工具手机已经融为生活的一部分。鉴于现代人离不开手机而某些时刻又无法获得固定的电源充电，我们发明了这样一种手机充电装置，以解决人们手机使用时间短、某些场合难以找到充电电源的苦恼。
1880年人类首次发现压电效应后，对于压电效应的应用和畅想就从未停止。通过压电效应实现机械能和电能之间的相互转换是未来清洁能源产生的一种可能。太阳能发电技术的发展已经相对成熟可以稳定的运用于手机充电器上。
但是传统手机充电器在没有电源的情况下难以工作，压电发电效率低，太阳能发电受环境限制大。考虑到几种供电方式各有优点又各有不足，我们将几种供电方式相结合，相互补充，使其能够在各种场合、环境中工作为手机供电。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结合压电发电、太阳能发电和直接充电三种供电方式的电源适配器，在不同的情况下均能达到为其他设备充电的效果，而且能量来源绿色环保对环境不会造成任何形式的污染，可应用范围广、体积小且携带方便的具有多种充电方式的电源适配器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：具有多种充电方式的电源适配器，包括太阳能发电模块、压电发电模块、市电充电模块、整合电路和电能输出模块；太阳能发电模块、压电发电模块和市电充电模块分别与整合电路相连，整合电路连接电能输出模块，电能输出模块连接设置在电源适配器外壳上还的USB接口。
进一步地，所述的太阳能发电模块包括太阳能电池板，太阳能电池板通过合页与电源适配器外壳连接。
所述的压电发电模块包括安装在电源适配器外壳内的压电陶瓷片、质量块和弹簧，压电陶瓷片的一端与外壳连接固定，压电陶瓷片的另一端固定连接质量块，质量块用于增加压电陶瓷片的形变程度从而增加装置的发电量，质量块的上下两侧分别设有一个弹簧，弹簧的另一端分别固定在外壳上，弹簧用于限制压电陶瓷的最大形变，防止压电陶瓷片形变过大造成压电陶瓷片的损坏。
所述的市电充电模块由可伸缩直充插头、开关和电路部分组成，可伸缩直充插头设置在外壳上并由开关控制其伸缩，在不需要直接连接电源的情况下收回插头方便携带。
所述的整合电路模块包括设置在外壳内的电路板，电路板分别通过导线连接太阳能发电模块、压电发电模块、市电充电模块和电能输出模块。
进一步地，所述的太阳能电池板与电源适配器外壳之间设有折叠式支架，折叠式支架用于支撑太阳能电池板，并调整太阳能电池板的角度，使太阳能电池板可以保证在任何时候始终与阳光保持一个最合适的角度，以便于提高太阳能的接收效率。
进一步地，所述的压电发电模块中设有四块并联的压电陶瓷片，四块压电陶瓷片均为矩形，且平行排列。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种结合压电发电、太阳能发电和直接充电三种供电方式的电源适配器，该适配器可以把机械能和太阳能转化为电能实现对手机等设备的实时充电，可以在光照充足情况下利用太阳能为手机充电；在走路或者运动的过程中将其与手机连接在一起，通过压电发电部分为手机充电；在有电源的情况下使用交流电为手机充电；在不同的情况下均能达到为其他设备充电的效果，且在找不到电源的情况下不仅可以解决应急的问题，而且能量来源绿色环保对环境不会造成任何形式的污染，可应用范围广、利于推广，体积小且携带方便。
附图说明
图1为本发明的电源适配器外部结构示意图；
图2为本发明的电源适配器太阳能发电模块结构示意图；
图3为本发明的电源适配器压电发电模块结构示意图；
图4为本发明的电源适配器内部电路图；
附图标记说明：1-USB接口，2-可伸缩直充插头，3-太阳能电池板，4-合页，5-折叠式支架，6-压电陶瓷片，7-质量块，8-弹簧，9-电路板。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，具有多种充电方式的电源适配器，包括太阳能发电模块、压电发电模块、市电充电模块、整合电路和电能输出模块；太阳能发电模块、压电发电模块和市电充电模块分别与整合电路相连，整合电路连接电能输出模块，电能输出模块连接设置在电源适配器外壳上还的USB接口1。
进一步地如图2所示，所述的太阳能发电模块包括太阳能电池板3，太阳能电池板3通过合页4与电源适配器外壳连接。
如图3所示，所述的压电发电模块包括安装在电源适配器外壳内的压电陶瓷片6、质量块7和弹簧8，压电陶瓷片6的一端与外壳连接固定，压电陶瓷片6的另一端固定连接质量块7，质量块7用于增加压电陶瓷片6的形变程度从而增加装置的发电量，质量块7的上下两侧分别设有一个弹簧8，弹簧8的另一端分别固定在外壳上，弹簧8用于限制压电陶瓷6的最大形变，防止压电陶瓷片6形变过大造成压电陶瓷片6的损坏。
所述的市电充电模块由可伸缩直充插头2、开关和电路部分组成，可伸缩直充插头设置在外壳上并由开关控制其伸缩，在不需要直接连接电源的情况下收回插头方便携带。
所述的整合电路模块包括设置在外壳内的电路板9，电路板9分别通过导线连接太阳能发电模块、压电发电模块、市电充电模块和电能输出模块。
进一步地，所述的太阳能电池板3与电源适配器外壳之间设有折叠式支架5，如图2所示折叠式支架5用于支撑太阳能电池板3，并调整太阳能电池板3的角度，使太阳能电池板3可以保证在任何时候始终与阳光保持一个最合适的角度，以便于提高太阳能的接收效率。
进一步地，所述的压电发电模块中设有四块并联的压电陶瓷片6，四块压电陶瓷片6均为矩形，且平行排列。
图4为本发明的电源适配器内部电路图，本发明的电源适配器各种发电原理为：
(1)传统电源充电(即市电充电)：由INPUT3输入220V交流，一端经过一个二极管D4，将半波整流，另一端经过保护电阻R5后，由电容C6滤波。二极管D5、电容C7、电阻R4，构成一个高压吸收电路，当开关管Q1断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管Q1上而导致击穿。当原边绕组不停的通断时，就会在开关变压器中形成变化的磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。R3为启动电阻，给开关管Q1提供启动用的基极电流。Q1下方的R8电阻为电流取样电阻，电流经取样后变成电压。电压经二极管D6后，加至三极管Q2的基极上。当取样电压大约大于1.4V，即开关管电流大于0.14A时，三极管Q2导通，从而将开关管Q1的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了开关的电流，防止电流过大而烧毁。变压器取样绕组的感应电压经整流二极管D7整流，电容C11滤波后形成取样电压。取样电压经过6.2V稳压二极管D8后，加至开关管Q1的基极。当输出电压越高时，那么取样电压就越负，当负到一定程度后，6.2V稳压二极管D8被击穿，从而将开关Q1的基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。而电阻R9跟串联的电容C10，则是正反馈支路，从取样绕组中取出感应电压，加到开关管的基极上，以维持振荡。电压经次级绕组，由二极管D9整流，电容C9滤波后输出6V的电压。
(2)压电发电充电：升压部分：压电陶瓷片振动发电端由INPUT1接入，经过整流桥U0。二极管D1防止电压反向，烧毁电源。C1为输入电容，保证开关瞬态期间，输入电压不会下降太多，同时为U2芯片SX13086在每次开关时提供瞬态电流。C1要通过短导线，使其靠近U2，因为当超过所能承受的突变电流时，有一小部分固态电工会被击穿。电流流进U2的IN端和EN使能端，当使能端驱动电压大于1.5V时芯片工作，小于0.4V时停止工作。NC端为空置脚。电感L1用来控制输入纹波电流的大小。电压由SW输出，经肖特基二极管D2二次整流。R1、R2为分压电阻，通过调整两电阻阻值，根据公式VOUT＝0.6*(1+R1/R2)来确定最终输出电压(0.6V为反馈电压，由FB管脚把输出端的电压反馈到闭环反馈电路中)。电容C3起到对反馈环路进行补偿和增加相位裕量以提高环路的稳定度的作用，肖特基电容C2为了消除电路的噪声。
降压部分：输入端一端接入U3芯片LM2596的正输入端VIN引脚。同时，在输入端另一端和地之间接入低等效电容C4，且必须通过短导线，使其靠近U3，因为当超过所能承受的突变电流时，有一小部分固态电工会被击穿。且电容C4只要满足其均方根纹波电流等于负载电流就可以防止在输入端出现过大的瞬态电压，同时为U3在每次开关时提供瞬态电流。其后电容C4连接电阻R6起到过电压保护作用后分别接入U3的FB引脚和前馈电容C8，当输出电压大于10V或输出电容的等效电阻很小时，电路中的前馈电容C8起到对反馈环路进行补偿和增加相位裕量以提高环路的稳定度的作用。而FB引脚则是U3的反馈端，这个管脚把输出端的电压反馈到闭环反馈电路中。U3的OUT引脚分别接入为电感电流(当开关闭合时)提供通路的吸纳二极管D3以及电感L2和电容C5组成的回路，该部分电路将输出电压进行滤波以提高环路的稳定性。对于OUT输出端管脚，这个脚上的电压可在(+VIN-VSAT)和-0.5V(大约)间转换。最后，ON/OFF管脚为该芯片的使能端，当接入到低电平时，芯片开始工作，故在此处将其直接接到GND。
(3)太阳能发电充电：此模块升压和降压部分与压电发电相同，区别在于输入不同，太阳能电池板3所产生电量由INPUT2输入电路。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.具有多种充电方式的电源适配器，其特征在于，包括太阳能发电模块、压电发电模块、市电充电模块、整合电路和电能输出模块；太阳能发电模块、压电发电模块和市电充电模块分别与整合电路相连，整合电路连接电能输出模块，电能输出模块连接设置在电源适配器外壳上还的USB接口(1)。
2.根据权利要求1所述的具有多种充电方式的电源适配器，其特征在于，所述的太阳能发电模块包括太阳能电池板(3)，太阳能电池板(3)通过合页(4)与电源适配器外壳连接。
3.根据权利要求1所述的具有多种充电方式的电源适配器，其特征在于，所述的压电发电模块包括安装在电源适配器外壳内的压电陶瓷片(6)、质量块(7)和弹簧(8)，压电陶瓷片(6)的一端与外壳连接固定，压电陶瓷片(6)的另一端固定连接质量块(7)，质量块(7)用于增加压电陶瓷片(6)的形变程度从而增加装置的发电量，质量块(7)的上下两侧分别设有一个弹簧(8)，弹簧(8)的另一端分别固定在外壳上，弹簧(8)用于限制压电陶瓷(6)的最大形变，防止压电陶瓷片(6)形变过大造成压电陶瓷片(6)的损坏。
4.根据权利要求1所述的具有多种充电方式的电源适配器，其特征在于，所述的市电充电模块由可伸缩直充插头(2)、开关和电路部分组成，可伸缩直充插头设置在外壳上并由开关控制其伸缩。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的具有多种充电方式的电源适配器，其特征在于，所述的整合电路模块包括设置在外壳内的电路板(9)，电路板(9)分别通过导线连接太阳能发电模块、压电发电模块、市电充电模块和电能输出模块。
6.根据权利要求2所述的具有多种充电方式的电源适配器，其特征在于，所述的太阳能电池板(3)与电源适配器外壳之间设有折叠式支架(5)，折叠式支架(5)用于支撑太阳能电池板(3)，并调整太阳能电池板(3)的角度。
7.根据权利要求3所述的具有多种充电方式的电源适配器，其特征在于，所述的压电发电模块中设有四块并联的压电陶瓷片(6)，四块压电陶瓷片(6)均为矩形，且平行排列。
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