CN106160106A - 一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备及设计方法 - Google Patents
一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备及设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106160106A CN106160106A CN201610629038.4A CN201610629038A CN106160106A CN 106160106 A CN106160106 A CN 106160106A CN 201610629038 A CN201610629038 A CN 201610629038A CN 106160106 A CN106160106 A CN 106160106A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solar
- voltage
- solar wafer
- comparator
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 claims abstract description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 12
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 8
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000036541 health Effects 0.000 claims description 5
- 230000000474 nursing effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 110
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
- H02J7/007184—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage in response to battery voltage gradient
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及太阳能充电领域，尤其是一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备及设计方法。本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备及设计方法。通过控制太阳能电池组的变化来解决低光照或者高强度光照时，太阳能电池无法正常供电的问题。具备在低光照和高强度光照环境下，太阳能电池给锂聚合物电池充电的功能。本发明包括可穿戴式设备腕带、可穿戴式设备主机，可穿戴式设备主机内置微处理器、OLED显示屏、传感器组、按键电路、USB充电电路及太阳能充电电路；所述微处理器、OLED显示屏、传感器组、按键电路以及混合充电管理电路分别与微处理器连接。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴式椅子设备领域，尤其是一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备及设计方法。
背景技术
目前,可穿戴式设备被大量普及应用,但由于可穿戴式设备的功能增强和传感器增多,耗电量越来越大，连续使用时间相对于普通手表很短，需要按周或者按月进行电源补充，能够随身携带的便携式电源备受青睐。
目前绝大多数的太阳能光伏移动电源是太阳能电池和电子产品分离状态，没有实现一体化设计，存在容易忘记携带电源或携带使用不方便的问题。有些产品即使实现了一体化设计，由于所使用的太阳能电池类型、尺寸和结构的原因，往往吸光面接收光源的面积小，太阳能电池发电效率低，这类产品的实际光电转换能力有限仅能驱动石英手表无法驱动可穿戴式设备等耗电比较多的穿戴产品。
尤其是，在低光照度时，无法通过太阳能电池给智能设备提供合适的电量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备及设计方法。通过控制太阳能电池结构的变化来解决低光照或者高强度光照时，太阳能晶圆无法正常供电的问题。具备在低光照或高强度光照情况时，太阳能电池给锂聚合物电池充电的功能。
本发明采用的技术方案如下：
一种太阳能电池及锂电池混合供电的可穿戴式设备包括：可穿戴式设备腕带、可穿戴式设备主机，步骤1：所述可穿戴式设备主机内置微处理器、OLED显示屏、传感器组、按键电路、USB充电电路及太阳能充电电路；OLED显示屏、传感器组、按键电路分别与微处理器连接；锂聚合物电池分别给与微处理器、OLED显示屏以及传感器组供电，太阳能充电电路与USB充电电路分别给锂聚合物电池提供电信号；其中所述太阳能充电电路包括：
太阳能电池，包括n个太阳能晶圆，用于将太阳能转换为电能，并输出电压信号；初始阶段，n个太阳能晶圆串联；
阈值判断电路，用于对当前太阳能电池输出的电压信号值（第一太阳能晶圆正极输出的电压信号值）进行检测，当太阳能电池输出的电压信号值大于等于最大电压阈值Max（4.5V）时，则发送分压控制信号给通断控制电路；当太阳能电池输出的电压信号值小于最大电压阈值Max（0.7V），且大于最小电压阈值Min时，则发送增压控制信号给通断控制电路；当太阳能电池输出的电压信号值小于0.7V时，太阳能充电电路无法充电，则通过USB充电电路进行充电；最小电压阈值Min为调理电路最小可工作电压值；最大电压阈值为调理电路最大可输入电压值；
通断控制电路，用于接收阈值判断电路的分压控制信号或增压控制信号，分别对应控制太阳能电池中的n个太阳能晶圆并联或者串联；
调理电路，用于将太阳能电池输出电压值进行调理，当太阳能电池输出电压信号大于等于最小电压阈值Min时，调理电路内部升压控制器将输入电压抬高到最大电压阈值并将太阳能电池电力提供给锂聚合物电池充电；当太阳能电池输出电压信号大于等于最大电压阈值Max时，通过分压控制器让其适配调理电路电压。
进一步的，所述阈值判断电路包括两个比较器，第一比较器正相输入端输入固定的电压阈值；第二比较器反向输入端输入固定的电压阈值，第一比较器反相输入端以及第二比较器正相输入端共同接入第一太阳能晶圆正极端；当太阳能电池输出的电压值低于第一比较器正相输入端输入电压时，则第一比较器正相输入端电压值高于第一比较器反相输入端电压值，则第一比较器输出端输出高电平；同时第二反向器正相输入端电压值低于第二反向器反向输入端电压值，则第二比较器输出段输出低电平；
当太阳能电池输出的电压值高于第一比较器正相输入端输入电压时，则第一比较器正相输入端电压值低于第一比较器反相输入端电压值，则第一比较器输出端输出低电平；同时第二反向器正相输入端电压值高于第二反向器反向输入端电压值，则第二比较器输出段输出高电平；当第一比较器输出端输出高电平，同时第二比较器输出低电平时，则形成分压控制信号；当第一比较器输出端输出低电平，同时第二比较器输出高电平时，则形成增压控制信号。
所述通断控制电路包括串联通断控制电路以及并联通断控制电路，所述串联通断控制电路包括第一开关器、第二开关器以及第n-1开关器，并联通断控制电路包括第n开关器以及第n+1开关器，当阈值判断电路包括两个比较器时，则第一比较器输出端与第一开关器控制端、第二开关器控制端以及第n-1开关器控制端连接，第二比较器输出端与第n开关器控制端、第n+1开关器控制端连接，第一开关器输入端与第一太阳能晶圆负极端连接，第一开关输出端与第二太阳能晶圆正极端连接，第二开关器输入端与第二太阳能晶圆负极连接，第二开关器输出端与第n-1太阳能晶圆正极连接，第n-1开关器输入端与第n-1太阳能晶圆负极连接，第n-1开关器输出端与第n太阳能晶圆正极连接；第一太阳能晶圆正极端与调理电路输入端连接，第n太阳能晶圆负极端接地；第n开关器输入端与第一太阳能晶圆正极端、第二太阳能晶圆正极端、第n/2太阳能晶圆正极连接，第n开关器输出端与第n/2+1太阳能晶圆正极端、第n-1太阳能晶圆正极端连接；第n+1开关器输入端与第一太阳能晶圆负极端、第二太阳能晶圆负极端、第n/2太阳能晶圆负极端连接，第n+1开关器输出端与第n/2+1太阳能晶圆负极端、第n-1太阳能晶圆负极端连接，当n为偶数时，n/2为n的一半，当n为奇数时，则n/2为（1+n）/2。
进一步的，当通断控制电路接收到分压控制信号时，第一开关器导通，第二开关器断开，则第一太阳能晶圆负极与第二太阳能晶圆正极连接，第二太阳能晶圆负极与第n-1太阳能晶圆正极连接，第n-1太阳能晶圆负极与第n个太阳能晶圆正极连接，使得第一太阳能晶圆、第二太阳能晶圆……第n太阳能晶圆依次串联；当通断控制电路收到增压控制信号时，第二开关器导通，第二开关器导通，则第一太阳能晶圆正极与第二太阳能正极连通，第一太阳能晶圆负极与第二太阳能负极连通，则第一太阳能晶圆与第二太阳能晶圆形成并联电路。进一步的，所述传感器包括加速度传感器、气压传感器、陀螺仪、磁力计、温度传感器、湿度传感器、红外接近传感器及心率传感器；加速度传感器、气压传感器、陀螺仪、磁力计、温度传感器、湿度传感器、红外接近传感器及心率传感器分别与微处理器连接。
一种太阳能电池及锂电池混合供电的穿戴设备设计方法包括：
步骤1：可穿戴式设备主机内置微处理器、OLED显示屏、传感器组、按键电路、USB充电电路及太阳能充电电路；OLED显示屏、传感器组、按键电路分别与微处理器连接；锂聚合物电池分别给与微处理器、OLED显示屏以及传感器组供电，太阳能充电电路与USB充电电路分别给锂聚合物电池提供电信号；包括n个太阳能晶圆的太阳能电池串联，太阳能电池将太阳能转换为电能，并输出电压信号；太阳能充电电路包括太阳能电池、阈值判断电路、通断控制电路以及调理电路；
步骤2：通过阈值判断电路对当前太阳能电池输出的电压信号值进行检测，当太阳能电池输出的电压信号值大于等于最大电压阈值Max（4.5V）时，则发送分压控制信号给通断控制电路；当太阳能电池输出的电压信号值小于最大电压阈值Max（0.7V），且大于最小电压阈值Min时，则发送增压控制信号给通断控制电路；当太阳能电池输出的电压信号值小于0.7V时，太阳能充电电路无法充电，则通过USB充电电路进行充电；最小电压阈值Min为调理电路最小可工作电压值；最大电压阈值为调理电路最大可输入电压值；
步骤3：通过通断控制电路接收阈值判断电路的分压控制信号或增压控制信号，分别对应控制太阳能电池中的n个太阳能晶圆并联或者串联；
步骤4：调理电路，用于将太阳能电池输出电压值进行调理，当太阳能电池输出电压信号大于等于最小电压阈值Min时，调理电路内部升压控制器将输入电压抬高到最大电压阈值并将太阳能电池电力提供给锂聚合物电池充电；当太阳能电池输出电压信号大于等于最大电压阈值Max时，通过分压控制器让其适配调理电路电压。
进一步的，所述阈值判断电路包括两个比较器，第一比较器正相输入端输入固定的电压阈值；第二比较器反向输入端输入固定的电压阈值，第一比较器反相输入端以及第二比较器正相输入端共同接入第一太阳能晶圆正极端；当太阳能电池输出的电压值低于第一比较器正相输入端输入电压时，则第一比较器正相输入端电压值高于第一比较器反相输入端电压值，则第一比较器输出端输出高电平；同时第二反向器正相输入端电压值低于第二反向器反向输入端电压值，则第二比较器输出段输出低电平；
当太阳能电池输出的电压值高于第一比较器正相输入端输入电压时，则第一比较器正相输入端电压值低于第一比较器反相输入端电压值，则第一比较器输出端输出低电平；同时第二反向器正相输入端电压值高于第二反向器反向输入端电压值，则第二比较器输出段输出高电平；当第一比较器输出端输出高电平，同时第二比较器输出低电平时，则形成分压控制信号；当第一比较器输出端输出低电平，同时第二比较器输出高电平时，则形成增压控制信号。
进一步的，所述通断控制电路包括串联通断控制电路以及并联通断控制电路，所述串联通断控制电路包括第一开关器、第二开关器以及第n-1开关器，并联通断控制电路包括第n开关器以及第n+1开关器，当阈值判断电路包括两个比较器时，则第一比较器输出端与第一开关器控制端、第二开关器控制端以及第n-1开关器控制端连接，第二比较器输出端与第n开关器控制端、第n+1开关器控制端连接，第一开关器输入端与第一太阳能晶圆负极端连接，第一开关输出端与第二太阳能晶圆正极端连接，第二开关器输入端与第二太阳能晶圆负极连接，第二开关器输出端与第n-1太阳能晶圆正极连接，第n-1开关器输入端与第n-1太阳能晶圆负极连接，第n-1开关器输出端与第n太阳能晶圆正极连接；第一太阳能晶圆正极端与调理电路输入端连接，第n太阳能晶圆负极端接地；第n开关器输入端与第一太阳能晶圆正极端、第二太阳能晶圆正极端、第n/2太阳能晶圆正极连接，第n开关器输出端与第n/2+1太阳能晶圆正极端、第n-1太阳能晶圆正极端连接；第n+1开关器输入端与第一太阳能晶圆负极端、第二太阳能晶圆负极端、第n/2太阳能晶圆负极端连接，第n+1开关器输出端与第n/2+1太阳能晶圆负极端、第n-1太阳能晶圆负极端连接，当n为偶数时，n/2为n的一半，当n为奇数时，则n/2为（1+n）/2。
进一步的，当通断控制电路接收到分压控制信号时，第一开关器导通，第二开关器断开，则第一太阳能晶圆负极与第二太阳能晶圆正极连接，第二太阳能晶圆负极与第n-1太阳能晶圆正极连接，第n-1太阳能晶圆负极与第n个太阳能晶圆正极连接，使得第一太阳能晶圆、第二太阳能晶圆……第n太阳能晶圆依次串联；当通断控制电路收到增压控制信号时，第二开关器导通，第二开关器导通，则第一太阳能晶圆正极与第二太阳能正极连通，第一太阳能晶圆负极与第二太阳能负极连通，则第一太阳能晶圆与第二太阳能晶圆形成并联电路。
根据权利要求3所述一种太阳能电池及锂电池混合供电的可穿戴式设备，其特征在于所述传感器包括加速度传感器、气压传感器、陀螺仪、磁力计、温度传感器、湿度传感器、红外接近传感器及心率传感器；加速度传感器、气压传感器、陀螺仪、磁力计、温度传感器、湿度传感器、红外接近传感器及心率传感器分别与微处理器连接。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
大部分可穿戴式设备在使用一段时间后都需要进行充电，使用砷化镓薄膜太阳能电池及锂聚合物电池混合供电的穿戴设备不仅低碳环保平均寿命达十年以上，而且可以大大延长其单次充电后使用时间，在弱光和强光环境下就能自动充电，甚至毋需用户充电，极大地方便用户的使用。在低光照和高强度光照环境下也能为可穿戴式设备充电，大大增加用户单次充电使用时间，甚至毋需充电。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1本发明原理框图。
图2是太阳能充电电路结构示意图。
图3是太阳能充电电路包括两个太阳能晶圆时太阳能电池、阈值判断电路以及通断控制电路的原理图。
图4 调理电路图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明相关说明：
1.阈值判断电路包括的两个比较器，比较器如图3中U1、U4；比较器其中一个输入端为阈值输入端；比较器另外一个输入端为第一太阳能晶圆正极输入端；比较器第三端口是供电端，比较器第四端口是接地端；比较器第5端口是输出端。开关器控制端与比较器输出端连接，开关器输入端、开关器输出端与太阳能晶圆正极、负极连接。当开关器控制端收到比较器高电平信号时，则开关器输入端与开关器输出端导通。
2.所述串联通断控制电路以及并联通断控制电路中n个开关器工作过程是：开关器控制端是控制开关器输入端与开关器输出端是否导通的端口。当开关器控制端口输入高电平信号时，则开关器输入端与开关器输出端连通。开关器是IGBT或MOS管等导通器件。如图3中U2、U3、U4；开关器的B2端为控制端，开关器的A2端位输入端；开关器的A1端未输出端（out），开关器的B1端位接地端；
3.调理电路工作原理：
默认n个太阳能晶圆是通过模拟开关串联在一起的，当阈值判断电路（两个比较器进行判断）检测到输出电压大于最大电压阈值（4.5V）时，太阳能电池通过通断控制电路将n个太阳能晶圆并连；当阈值判断电路（两个比较器进行判断）检测并连的太阳能晶圆输出电压低于最大电压阈值，且高于最低电压阈值Min（调理电路中的升压控制器开启电压）时，太阳能电池通过通断控制电路将n个太阳能晶圆串联模式。最大电压阈值Max是充电电压。当阈值判断电路（两个比较器进行判断）检测到输出电压小于最低电压阈值（0.7V）时，太阳能充电电路不工作，只能通过USB端口进行供电。
太阳能电池输出，经过调理电路，通过其内部的升压控制器将电压升压至充电电压（4.5V)给锂聚合物电池充电。
4.太阳能电池实时通过阈值判断电路进行检测，同时输出电压信号给调理电路。
5.低光照指的是光照度低于600LUX高于300LUX，太阳能电池输出电压大于或等于最小电压阈值Min（调理电路最小可工作电压值0.7V）；高强度光照指的是太阳能电池输出电压大于最大电压阈值Max（调理电路最大输入电压值4.5V）。
6.可穿戴式设备腕带是可穿戴式设备中器固定作用的结构，可穿戴式设备主机指的是通过可穿戴式设备腕带连接的壳体。
7.调理电路是通过图4实现；其中升压芯片boost converter要求低功耗，然后输出电压4.3V等升压芯片实现，例如：tps610987、tps610988。图4作用是提升电压到充电电压（最大电压阈值）。图4中Vin是从太阳能电池第一太阳能晶圆正极输出的电压信号，Vmain是与锂聚合物电池连接的端口。即将升压后的电压信号提供给锂聚合物电池。
8.微处理器内部带有2.4无限传感器模块以及蓝牙模块。
本发明包括：可穿戴式设备腕带、可穿戴式设备主机，步骤1：所述可穿戴式设备主机内置微处理器、OLED显示屏、传感器组、按键电路、USB充电电路及太阳能充电电路；OLED显示屏、传感器组、按键电路分别与微处理器连接；锂聚合物电池分别给与微处理器、OLED显示屏以及传感器组供电，太阳能充电电路与USB充电电路分别给锂聚合物电池提供电信号；其中所述太阳能充电电路包括：
太阳能电池，包括n个太阳能晶圆，用于将太阳能转换为电能，并输出电压信号；初始阶段，n个太阳能晶圆串联；
阈值判断电路，用于对当前太阳能电池输出的电压信号值（第一太阳能晶圆正极输出的电压信号值）进行检测，当太阳能电池输出的电压信号值大于等于最大电压阈值Max（4.5V）时，则发送分压控制信号给通断控制电路；当太阳能电池输出的电压信号值小于最大电压阈值Max（0.7V），且大于最小电压阈值Min时，则发送增压控制信号给通断控制电路；当太阳能电池输出的电压信号值小于0.7V时，太阳能充电电路无法充电，则通过USB充电电路进行充电；最小电压阈值Min为调理电路最小可工作电压值；最大电压阈值为调理电路最大可输入电压值；
通断控制电路，用于接收阈值判断电路的分压控制信号或增压控制信号，分别对应控制太阳能电池中的n个太阳能晶圆并联或者串联；
调理电路，用于将太阳能电池输出电压值进行调理，当太阳能电池输出电压信号大于等于最小电压阈值Min时，调理电路内部升压控制器将输入电压抬高到最大电压阈值并将太阳能电池电力提供给锂聚合物电池充电；当太阳能电池输出电压信号大于等于最大电压阈值Max时，通过分压控制器让其适配调理电路电压
实施例一：
太阳能充电电路中，当n=2时，所述通断控制电路包括串联通断控制电路以及并联通断控制电路，所述串联通断控制电路包括第一开关器，并联通断控制电路包括第二开关器以及第二开关器；当阈值判断电路包括两个比较器时，则第一比较器输出端与第一开关器控制端连接，第二比较器输出端与第二开关器控制端、第三开关器控制端连接，第一开关器输入端与第一太阳能晶圆（对应图2或图3中的SOLAR1）负极端（对应图2 中SOLAR1的“-”端或图3中的SOLAR1-）连接，第一开关输出端与第二太阳能晶圆（对应图2或图3中的SOLAR2）正极端（对应图2中SOLAR2中的“+”端或图3中的SOLAR2+）连接，第一太阳能晶圆正极端（对应图2中SOLAR1中的“+”端或图3中的SOLAR1+）与调理电路输入端连接，第二太阳能晶圆负极端（对应图2中SOLAR2中的“+”端或图3中的SOLAR2+）接地；第二开关器输入端与第一太阳能晶圆正极端连接，第二开关器输出端与第二太阳能晶圆正极端连接；第三开关器输入端与第一太阳能晶圆负极端连接，第三开关器输出端与第二太阳能晶圆负极端连接。
实施例二：
阈值判断电路包括模数转换器和处理器，第一太阳能晶圆正极端输出的电压信号通过模数转换器转换为数字信号，并通过处理器进行阈值判断，当太阳能电池输出的电压值高于第一比较器正相输入端输入电压时，处理器第一输出端口输出高电平，同时处理器第二输出端口输出低电平，形成分压控制信号；当太阳能电池输出的电压值低于第一比较器正相输入端输入电压时，处理器第一输出端口输出低电平，同时处理器第二输出端口输出高电平，则形成增压控制信号。
实施例三：
通断控制电路包括串联通断控制电路以及并联通断控制电路，所述串联通断控制电路包括第一开关器（对应图3中U2），并联通断控制电路包括第二开关器（对应图3中U3）以及第三开关器（对应图3中U5），当阈值判断电路包括两个比较器（对应图3中U1、U4）时，则第一比较器（对应图3中U1）输出端（对应图3中U1第5端口）与第一开关器控制端（对应图3中U2的B2端口）连接，第二比较器（对应图3中U4）输出端与第二开关器控制端（对应图3中U3的B2端口）、第三开关器控制端第三开关器控制端（对应图3中U5的B2端口）共点连接，第一开关器输入端（对应图3中U2的A2端口）与第一太阳能晶圆负极端连接，第一开关输出端（对应图3中U2的A1端口）与第二太阳能晶圆正极端连接，第二开关器输入端（对应图3中U3的A2端口）与第二太阳能晶圆负极连接，第二开关器输出端（对应图3中U3的A1端口）与第一太阳能晶圆正极连接，第一开关器输入端与第一太阳能晶圆负极连接，第一开关器输出端与第二太阳能晶圆正极连接；第一太阳能晶圆正极端与调理电路输入端连接，第二太阳能晶圆负极端接地；第二开关器输入端与第一太阳能晶圆正极端、第二太阳能晶圆正极端、第一太阳能晶圆正极连接，第二开关器输出端与第二太阳能晶圆正极端、第一太阳能晶圆正极端连接；第三开关器输入端与（对应图3中U5的A2端口）第一太阳能晶圆负极端、第二太阳能晶圆负极端、第一太阳能晶圆负极端连接，第三开关器输出端（对应图3中U5的A1端口）与第二太阳能晶圆负极端、第一太阳能晶圆负极端连接。当两个太阳能晶圆串联时，可以提高供电电压值；当两个太阳能晶圆并联时，则降低供电电压值。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备，其特征在于包括：可穿戴式设备腕带、可穿戴式设备主机，所述可穿戴式设备主机内置微处理器、OLED显示屏、传感器组、按键电路、USB充电电路及太阳能充电电路；OLED显示屏、传感器组、按键电路分别与微处理器连接；锂聚合物电池分别给与微处理器、OLED显示屏以及传感器组供电，太阳能充电电路与USB充电电路分别给锂聚合物电池提供电信号；其中所述太阳能充电电路包括：
太阳能电池，包括n个太阳能晶圆，用于将太阳能转换为电能，并输出电压信号；初始阶段，n个太阳能晶圆串联；第一太阳能晶圆正极输出的电压信号值作为太阳能电池输出的电压信号值；
阈值判断电路，用于对当前太阳能电池输出的电压信号值进行检测，当太阳能电池输出的电压信号值大于等于最大电压阈值Max时，则发送分压控制信号给通断控制电路；当太阳能电池输出的电压信号值小于最大电压阈值Max，且大于最小电压阈值Min时，则发送增压控制信号给通断控制电路；当太阳能电池输出的电压信号值小于0.7V时，太阳能充电电路无法充电，则通过USB充电电路进行充电；最小电压阈值Min为调理电路最小可工作电压值；最大电压阈值为调理电路最大可输入电压值；
通断控制电路，用于接收阈值判断电路的分压控制信号或增压控制信号，分别对应控制太阳能电池中的n个太阳能晶圆并联或者串联；
调理电路，用于将太阳能电池输出电压值进行调理，当太阳能电池输出电压信号大于等于最小电压阈值Min时，调理电路内部升压控制器将输入电压抬高到最大电压阈值并将太阳能电池电力提供给锂聚合物电池充电；当太阳能电池输出电压信号大于等于最大电压阈值Max时，通过分压控制器让其适配调理电路电压。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备，其特征在于所述阈值判断电路包括两个比较器，第一比较器正相输入端输入固定的电压阈值；第二比较器反向输入端输入固定的电压阈值，第一比较器反相输入端以及第二比较器正相输入端共同接入第一太阳能晶圆正极端；当太阳能电池输出的电压值低于第一比较器正相输入端输入电压时，则第一比较器正相输入端电压值高于第一比较器反相输入端电压值，则第一比较器输出端输出高电平；同时第二反向器正相输入端电压值低于第二反向器反向输入端电压值，则第二比较器输出段输出低电平；
当太阳能电池输出的电压值高于第一比较器正相输入端输入电压时，则第一比较器正相输入端电压值低于第一比较器反相输入端电压值，则第一比较器输出端输出低电平；同时第二反向器正相输入端电压值高于第二反向器反向输入端电压值，则第二比较器输出段输出高电平；当第一比较器输出端输出高电平，同时第二比较器输出低电平时，则形成分压控制信号；当第一比较器输出端输出低电平，同时第二比较器输出高电平时，则形成增压控制信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备，其特征在于所述通断控制电路包括串联通断控制电路以及并联通断控制电路，所述串联通断控制电路包括第一开关器、第二开关器以及第n-1开关器，并联通断控制电路包括第n开关器以及第n+1开关器，当阈值判断电路包括两个比较器时，则第一比较器输出端与第一开关器控制端、第二开关器控制端以及第n-1开关器控制端连接，第二比较器输出端与第n开关器控制端、第n+1开关器控制端连接，第一开关器输入端与第一太阳能晶圆负极端连接，第一开关输出端与第二太阳能晶圆正极端连接，第二开关器输入端与第二太阳能晶圆负极连接，第二开关器输出端与第n-1太阳能晶圆正极连接，第n-1开关器输入端与第n-1太阳能晶圆负极连接，第n-1开关器输出端与第n太阳能晶圆正极连接；第一太阳能晶圆正极端与调理电路输入端连接，第n太阳能晶圆负极端接地；第n开关器输入端与第一太阳能晶圆正极端、第二太阳能晶圆正极端、第n/2太阳能晶圆正极连接，第n开关器输出端与第n/2+1太阳能晶圆正极端、第n-1太阳能晶圆正极端连接；第n+1开关器输入端与第一太阳能晶圆负极端、第二太阳能晶圆负极端、第n/2太阳能晶圆负极端连接，第n+1开关器输出端与第n/2+1太阳能晶圆负极端、第n-1太阳能晶圆负极端连接，当n为偶数时，n/2为n的一半，当n为奇数时，则n/2为（1+n）/2。
4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备，其特征在于当通断控制电路接收到分压控制信号时，第一开关器导通，第二开关器断开，则第一太阳能晶圆负极与第二太阳能晶圆正极连接，第二太阳能晶圆负极与第n-1太阳能晶圆正极连接，第n-1太阳能晶圆负极与第n个太阳能晶圆正极连接，使得第一太阳能晶圆、第二太阳能晶圆……第n太阳能晶圆依次串联；当通断控制电路收到增压控制信号时，第二开关器导通，第二开关器导通，则第一太阳能晶圆正极与第二太阳能正极连通，第一太阳能晶圆负极与第二太阳能负极连通，则第一太阳能晶圆与第二太阳能晶圆形成并联电路。
5.根据权利要求3所述一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备，其特征在于所述传感器包括加速度传感器、气压传感器、陀螺仪、磁力计、温度传感器、湿度传感器、红外接近传感器及心率传感器；加速度传感器、气压传感器、陀螺仪、磁力计、温度传感器、湿度传感器、红外接近传感器及心率传感器分别与微处理器连接。
6.一种太阳能电池及锂电池混合供电的穿戴设备设计方法，其特征在于包括：
步骤1：所述可穿戴式设备主机内置微处理器、OLED显示屏、传感器组、按键电路、USB充电电路及太阳能充电电路；OLED显示屏、传感器组、按键电路分别与微处理器连接；锂聚合物电池分别给与微处理器、OLED显示屏以及传感器组供电，太阳能充电电路与USB充电电路分别给锂聚合物电池提供电信号；将包括n个太阳能晶圆的太阳能电池串联，太阳能电池将太阳能转换为电能，并输出电压信号；太阳能充电电路包括太阳能电池、阈值判断电路、通断控制电路以及调理电路；
步骤2：通过阈值判断电路对当前太阳能电池输出的电压信号值进行检测，当太阳能电池输出的电压信号值大于等于最大电压阈值Max（4.5V）时，则发送分压控制信号给通断控制电路；当太阳能电池输出的电压信号值小于最大电压阈值Max（0.7V），且大于最小电压阈值Min时，则发送增压控制信号给通断控制电路；当太阳能电池输出的电压信号值小于0.7V时，太阳能充电电路无法充电，则通过USB充电电路进行充电；最小电压阈值Min为调理电路最小可工作电压值；最大电压阈值为调理电路最大可输入电压值；
步骤3：通过通断控制电路接收阈值判断电路的分压控制信号或增压控制信号，分别对应控制太阳能电池中的n个太阳能晶圆并联或者串联；
步骤4：调理电路，用于将太阳能电池输出电压值进行调理，当太阳能电池输出电压信号大于等于最小电压阈值Min时，调理电路内部升压控制器将输入电压抬高到最大电压阈值并将太阳能电池电力提供给锂聚合物电池充电；当太阳能电池输出电压信号大于等于最大电压阈值Max时，通过分压控制器让其适配调理电路电压。
7.根据权利要求6所述的一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备设计方法，其特征在于所述阈值判断电路包括两个比较器，第一比较器正相输入端输入固定的电压阈值；第二比较器反向输入端输入固定的电压阈值，第一比较器反相输入端以及第二比较器正相输入端共同接入第一太阳能晶圆正极端；当太阳能电池输出的电压值低于第一比较器正相输入端输入电压时，则第一比较器正相输入端电压值高于第一比较器反相输入端电压值，则第一比较器输出端输出高电平；同时第二反向器正相输入端电压值低于第二反向器反向输入端电压值，则第二比较器输出段输出低电平；
当太阳能电池输出的电压值高于第一比较器正相输入端输入电压时，则第一比较器正相输入端电压值低于第一比较器反相输入端电压值，则第一比较器输出端输出低电平；同时第二反向器正相输入端电压值高于第二反向器反向输入端电压值，则第二比较器输出段输出高电平； 当第一比较器输出端输出高电平，同时第二比较器输出低电平时，则形成分压控制信号；当第一比较器输出端输出低电平，同时第二比较器输出高电平时，则形成增压控制信号。
8.根据权利要求1所述的一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备设计方法，其特征在于所述通断控制电路包括串联通断控制电路以及并联通断控制电路，所述串联通断控制电路包括第一开关器、第二开关器以及第n-1开关器，并联通断控制电路包括第n开关器以及第n+1开关器，当阈值判断电路包括两个比较器时，则第一比较器输出端与第一开关器控制端、第二开关器控制端以及第n-1开关器控制端连接，第二比较器输出端与第n开关器控制端、第n+1开关器控制端连接，第一开关器输入端与第一太阳能晶圆负极端连接，第一开关输出端与第二太阳能晶圆正极端连接，第二开关器输入端与第二太阳能晶圆负极连接，第二开关器输出端与第n-1太阳能晶圆正极连接，第n-1开关器输入端与第n-1太阳能晶圆负极连接，第n-1开关器输出端与第n太阳能晶圆正极连接；第一太阳能晶圆正极端与调理电路输入端连接，第n太阳能晶圆负极端接地；第n开关器输入端与第一太阳能晶圆正极端、第二太阳能晶圆正极端、第n/2太阳能晶圆正极连接，第n开关器输出端与第n/2+1太阳能晶圆正极端、第n-1太阳能晶圆正极端连接；第n+1开关器输入端与第一太阳能晶圆负极端、第二太阳能晶圆负极端、第n/2太阳能晶圆负极端连接，第n+1开关器输出端与第n/2+1太阳能晶圆负极端、第n-1太阳能晶圆负极端连接，当n为偶数时，n/2为n的一半，当n为奇数时，则n/2为（1+n）/2。
9.根据权利要求1所述的一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备设计方法，其特征在于当通断控制电路接收到分压控制信号时，第一开关器导通，第二开关器断开，则第一太阳能晶圆负极与第二太阳能晶圆正极连接，第二太阳能晶圆负极与第n-1太阳能晶圆正极连接，第n-1太阳能晶圆负极与第n个太阳能晶圆正极连接，使得第一太阳能晶圆、第二太阳能晶圆……第n太阳能晶圆依次串联；当通断控制电路收到增压控制信号时，第二开关器导通，第二开关器导通，则第一太阳能晶圆正极与第二太阳能正极连通，第一太阳能晶圆负极与第二太阳能负极连通，则第一太阳能晶圆与第二太阳能晶圆形成并联电路。
10.根据权利要求3所述一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备设计方法，其特征在于所述传感器包括加速度传感器、气压传感器、陀螺仪、磁力计、温度传感器、湿度传感器、红外接近传感器及心率传感器；加速度传感器、气压传感器、陀螺仪、磁力计、温度传感器、湿度传感器、红外接近传感器及心率传感器分别与微处理器连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610629038.4A CN106160106B (zh) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | 一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备及设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610629038.4A CN106160106B (zh) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | 一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备及设计方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106160106A true CN106160106A (zh) | 2016-11-23 |
| CN106160106B CN106160106B (zh) | 2019-01-15 |
Family
ID=57328811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610629038.4A Active CN106160106B (zh) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | 一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备及设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106160106B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107180886A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-09-19 | 深圳市富友昌科技股份有限公司 | 光伏发电装置和穿戴电子设备 |
| CN112327699A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-05 | 成都蓉视通科技有限公司 | 基于5g的便携式野外定位系统和方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1697282A (zh) * | 2004-05-14 | 2005-11-16 | Nec东金株式会社 | 电源装置以及该电源装置中所使用的控制方法 |
| CN203104019U (zh) * | 2013-01-19 | 2013-07-31 | 慈溪思达电子科技有限公司 | 具有多种充电方式的多电池组充电宝 |
| CN105576801A (zh) * | 2016-01-05 | 2016-05-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种智能穿戴设备 |
| JP2016119733A (ja) * | 2014-12-18 | 2016-06-30 | 株式会社フジクラ | 蓄電システム、及び蓄電方法 |
-
2016
- 2016-08-04 CN CN201610629038.4A patent/CN106160106B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1697282A (zh) * | 2004-05-14 | 2005-11-16 | Nec东金株式会社 | 电源装置以及该电源装置中所使用的控制方法 |
| CN203104019U (zh) * | 2013-01-19 | 2013-07-31 | 慈溪思达电子科技有限公司 | 具有多种充电方式的多电池组充电宝 |
| JP2016119733A (ja) * | 2014-12-18 | 2016-06-30 | 株式会社フジクラ | 蓄電システム、及び蓄電方法 |
| CN105576801A (zh) * | 2016-01-05 | 2016-05-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种智能穿戴设备 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107180886A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-09-19 | 深圳市富友昌科技股份有限公司 | 光伏发电装置和穿戴电子设备 |
| CN112327699A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-05 | 成都蓉视通科技有限公司 | 基于5g的便携式野外定位系统和方法 |
| CN112327699B (zh) * | 2020-11-06 | 2024-04-05 | 成都蓉视通科技有限公司 | 基于5g的便携式野外定位系统和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106160106B (zh) | 2019-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106487055B (zh) | 电源管理电路、智能终端及充电方法 | |
| CN104158255B (zh) | 充放电管理系统及其应用的移动电源 | |
| CN104167783B (zh) | 一种电池持续供电的直流电源低纹波实现方法与电路 | |
| CN103227483B (zh) | 一种供多种电池充电的太阳能充电器 | |
| CN201219206Y (zh) | 多功能便携式能量存储器 | |
| CN102593908B (zh) | 后备电源系统 | |
| CN106160106A (zh) | 一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备及设计方法 | |
| CN201993719U (zh) | 一种储能式充电鼠标 | |
| CN102480145A (zh) | 移动终端 | |
| CN101795009A (zh) | 电池充电装置及其方法 | |
| CN208923903U (zh) | 智能穿戴设备 | |
| CN205960701U (zh) | 一种基于太阳能电池供电的可穿戴式设备 | |
| CN203645353U (zh) | 一种带mppt功能的电压自适应太阳能充电器 | |
| CN205986294U (zh) | 一种基于太阳能充电的led电源电路 | |
| CN201445067U (zh) | 太阳能充电包 | |
| CN204928247U (zh) | 太阳能智能切换充电系统 | |
| CN205123372U (zh) | 一种利用wifi信号的充电设备 | |
| CN209375184U (zh) | 耳机充电盒 | |
| CN114285132A (zh) | 一种低功耗能源采集电路 | |
| CN103001285A (zh) | 微型直流电源管理模块 | |
| CN206559117U (zh) | 一种嵌入式可穿戴太阳能供电系统 | |
| CN101119401A (zh) | 一种手机的携带外套及其充电方法 | |
| CN206775211U (zh) | 一种太阳能稳定充电器 | |
| CN200990517Y (zh) | 一种充电器 | |
| CN201466752U (zh) | 太阳能充电装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20181101 Address after: 610015 Chengdu, Sichuan Tianfu New District, Huayang street, No. 88 Chengxi street, Chengnan 1, 1 units, 2 stories 205. Applicant after: Chengdu Bi Sheng Technology Co., Ltd. Address before: 518000 Science Park of Xili Street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: Shenzhen able Technology Development Co., Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190918 Address after: 412500 the first, second, third floor of standard factory building A5 Xing Chao village, Yanling County, Zhuzhou, Hunan. Patentee after: Hunan national sound Pal Acoustics Technology Ltd Address before: 610015 Chengdu, Sichuan Tianfu New District, Huayang street, No. 88 Chengxi street, Chengnan 1, 1 units, 2 stories 205. Patentee before: Chengdu Bi Sheng Technology Co., Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191118 Address after: 410000 building 3 and 4, intelligent terminal Industrial Park, Xiyuan North Road, Ningxiang Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Patentee after: Hunan Guosheng Intelligent Technology Co., Ltd Address before: 412500 the first, second, third floor of standard factory building A5 Xing Chao village, Yanling County, Zhuzhou, Hunan. Patentee before: Hunan national sound Pal Acoustics Technology Ltd |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200827 Address after: 6D, Jinchengge, Taoyuan building, Taoyuan Road, Nantou street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: Shenzhen wones Industrial Development Co., Ltd Address before: 410000 building 3 and 4, intelligent terminal Industrial Park, Xiyuan North Road, Ningxiang Economic and Technological Development Zone, Changsha City, Hunan Province Patentee before: Hunan Guosheng Intelligent Technology Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |