CN107370197A - 应急充电电路 - Google Patents

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Oceans King Dongguan Lighting Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提出一种应急充电电路包括：用于将工作电压处理为可调电压输出的输出单元、将交流电整流滤波为工作电压的整流单元以及发电单元；提供了多种不同电压输出的充电模式，能够解决为不同种类的便携式灯具进行充电的兼容性问题，减轻使用者的负担。

Description

应急充电电路
技术领域
本发明涉及一种应急充电电路，尤其涉及一种可输出多种电压和电流的应急充电电路。
背景技术
在野外、在发生大面积灾害的场所，作为应急用的便携式灯具因电池容量的原因，其照明作业的时间是比较有限度的，之后就会面临无法充电而失去作用的情况。
要想延长便携式灯具的使用时间，有下列3种办法：1、增加电池容量，但在现有技术条件下，也意味着增加电池体积，同时，也增加使用者的负担。2、增加备用电池，但使用完后依然会面临无法充电的情况。3、携带供灯具充电用的供电装置，但是因为在应急场所使用的便携式灯具多种多样，充电时要求的输入电压各不相同，携带多种充电装置依然会增加使用者的负担。因此，现有技术中存在不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种应急充电电路可以提供多种不同电压的充电模式，能够解决为不同种类的便携式灯具进行充电的兼容性问题，减轻使用者的携带负担。
为解决上述技术问题，本发明提出一种应急充电电路，所述应急充电电路包括：输出单元、整流单元和发电单元；
所述输出单元设置有：充电管理模块，其用于将所述整流单元输入的工作电压处理为标准输出电压；以及
输出电压选择模块，与所述充电管理模块连接，用于对所述标准输出电压进行变压，以输出匹配受电设备的充电电压范围的相应电压；以及
所述整流单元，连接在所述输出单元和发电单元之间，用于将所述发电单元发出的交流电处理为所述工作电压后输出给所述输出单元。
优选的，所述输出单元，还包括：
防反接模块和输出电流设定模块；所述防反接模块与所述充电管理模块连接，用于防止所述受电设备电极反向接入；所述输出电流设定模块与所述充电管理模块连接，用于控制所述充电管理模块输出的电流。
优选的，所诉充电管理模块设置有功率开关端子通过第一电感连接到所述防反接模块的第五二极管正极，所述第五二极管负极连接至充电接口正极；所述功率开关端子还连接到第四二极管的负极，所述第四二极管的正极接地；第二极性电容与第六非极性电容并联，且所述第二极性电容的正极与所述第五二极管正极相连，所述第二极性电容的负极接地；
所述充电管理模块还设置有输出电流检测端子分别通过所述输出电流设定模块的第五电阻和第六电阻接地，用以通过设置苏搜第五电阻和第六电阻的电阻值来改变所述电流检测端子的输出电流，且所述输出电流检测端子还连接到所述充电接口负极。
优选的，所述输出电压选择模块设置有:第一接入端和第二接入端；所述第一接入端通过第十四电阻连接所述第五二极管的正极，所述第二接入端与所述充电管理模块的反馈端子连接：
所述输出电压选择模块还设置有：一端并联至所述第二接入端第二电阻、第三电阻、第四电阻；所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻未并联的一端分别连接档位开关的不同固定端子上，所述档位开关的活动端子与所述第一接入端连接；所述第一接入端还通过第三非极性电容连接到所述第二接入端；所述第二接入端通过第一电阻接地。
优选的，还包括：
基准电压单元，与所述整流单元连接，用于将所述工作电压处理为基准电压；该基准电压单元设置有调整模块，所述调整模块的输入端通过第十二电阻连接所述整流单元的工作电压输出端；第三极性电容的正极与所述输入端连接，第三极性电容的负极接地；第四极性电容的正极与所述调整模块的基准电压输出端连接，第四极性电容的负极接地；第二非极性电容连接在所述输入端与所述地线之间。
优选的，还包括：
充电指示单元，与所述充电管理模块和所述基准电压单元分别连接，用于充电时提供光电指示；所述充电指示单元设置有第一比较器，所述第一比较器的正向端通过第七电阻连接所述充电管理模块的所述输出电流检测端子；所述比较器的反向端通过串联的第九电阻和第十电阻连接所述基准电压输出端；所述反向端还通过第八电阻连接所述地线；所述第一比较器的指示端通过第十一电阻连接发光二极管正极，发光二极管负极接地；
所述充电指示单元还设置有稳压器，该稳压器的阴极和设定极并联后连接在所述第九电阻和第十电阻之间，所述稳压器的阳极连接所述地线。
优选的，还包括：
运放供电单元，连接在所述第一比较器与所述基准电压单元之间，为所述比较器供电；所述运放供电单元设置有第十三电阻连接在所述基准电压输出端和所述第一比较器的供电端之间；所述供电端还通过第四非极性电容接地；所述第一比较器的地线接口接地。
优选的，所述发电单元为手摇发电机。
优选的，所述整流单元包括整流模块和与该整流模块相连接的滤波模块。
优选的，所述输出电压选择模块中的所述第二电阻的阻值为10KΩ，所述第三电阻的阻值为20KΩ，所述第四电阻的阻值为31KΩ；所述第二接入端的电压为1.25V。
与现有技术相比，本发明的应急充电电路，通过设置档位开关选择输出不同电压值和电流值，可以符合目前大多数便携式灯具的充电规格，满足应急场合为便携式灯具充电需求，减轻了使用者的负担。
附图说明
图1是本发明的基本功能框图；
图2是本发明的完整功能框图；
图3是本发明的输出单元电路结构示意图；
图4是本发明的整流单元电路结构示意图；
图5是本发明的调整单元电路结构示意图；
图6是本发明的充电指示单元电路结构示意图；
图7是本发明的运放供电单元电路结构示意图。
附图标记说明如下：1、整流模块；2、滤波模块；3、输出电流设定模块；4、输出电压选择模块；5、防反接模块；6、基准电压单元；7、运放供电单元；8、充电指示单元；J1、发电单元；J2、受电设备；Rcs、电流设定电阻；SK1、档位开关；U1、充电管理模块；U2、调整模块；U3(U3A)、第一比较器；U4、稳压器；LED、发光二极管；D4、第四二极管；D5、第五二极管；R1-R15、第一电阻-第十五电阻；C1-C6、第一非极性电容-第六非极性电容；EC1-EC4、第一极性电容-第四极性电容；NC、空置端子；SW、功率开关端子；GND、地线端子；FB、反馈端子；WIN、电压输入端子；VC、电容端子；LC、线损补偿端子；CS、输出电流检测端子。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图1-7对本发明的优选实施例进行详细说明。
参照附图1，一种应急充电电路，所述应急充电电路包括：顺序电连接的发电单元、整流单元和输出单元。
具体的，所述输出单元设置有：充电管理模块U1，其用于将所述整流单元输入的工作电压处理为标准输出电压；以便于后续的输出电压选择模块4以该标准输出电压为基础进行相应的变压。以及
输出电压选择模块4，与所述充电管理模块U1连接，通过设置不同的电阻进行降压，并使得不同电阻对应档位开关SK1的相应档位进行连接，形成不同档位的电压输出，实现了对所述标准输出电压进行变压，以输出匹配受电设备J2的充电电压范围的相应电压。以及
所述整流单元，连接在所述输出单元和发电单元J1之间，用于将所述发电单元J1发出的交流电通过桥式整流以及相应的滤波后，处理为所述工作电压(直流电)后提供给所述输出单元。
参照附图2所示，在本实施例中，所述输出单元，还包括：防反接模块5和输出电流设定模块3。所述防反接模块5与所述充电管理模块U1连接，用于防止所述受电设备J2即相应的便携式灯具，在进行充电时其电极正负反向接入造成设备损坏。所述输出电流设定模块3与所述充电管理模块U1连接，用于控制所述充电管理模块U1输出的电流，以应对某些对充电电流有具体要求的灯具。同时，也可以调整本充电电路的充电速度，提高充电效率。
同时，为了保证充电管理模块U1的正常工作，其电压输入端子VIN和电容端子VC连接在第五非极性电容C5两端。其地线端子GND接地，线损补偿端子LC和空置端子NC空置。
参照附图3所示，在本实施例中，所述充电管理模块U1采用XL4301降压型DC-DC转换器。其设置有功率开关端子SW通过第一电感连接到所述防反接模块5的第五二极管D5正极，所述第五二极管D5负极连接至充电接口正极；所述功率开关端子SW还连接到第四二极管D4的负极，所述第四二极管D4的正极接地；第二极性电容EC2与第六非极性电容C6并联，且所述第二极性电容EC2的正极与所述第五二极管D5正极相连，所述第二极性电容EC2的负极接地。
在其他实施例中，充电管理模块U1也可以采用XL4501降压型DC-DC转换器对整流单元输入的工作电压进行处理。
所述充电管理模块U1还设置有输出电流检测端子CS分别通过所述输出电流设定模块3的第五电阻R5和第六电阻R6接地，当输出电流检测端子CS输出电流时，受到并联的第五电阻R5、第六电阻R6构成的电流设定电阻Rcs的限流，其电流值会相应改变，用以通过设置所述第五电阻R5和所述第六电阻R6的电阻值来改变所述输出电流检测端子CS的输出电流。且所述输出电流检测端子CS还连接到所述充电接口负极。
参照附图3，在本实施例中，所述输出电压选择模块4设置有:第一接入端和第二接入端；所述第一接入端通过第十四电阻R14连接所述第五二极管D5的正极，所述第二接入端与所述充电管理模块U1的反馈端子FB连接。用以通过第一接入端和第二接入端之间的回路将充电管理模块U1与充电接口的正极导通。
所述输出电压选择模块4还设置有：一端并联至所述第二接入端第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4；所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4未并联的一端分别连接档位开关SK1的不同固定端子上，所述档位开关SK1的活动端子与所述第一接入端连接；所述第一接入端还通过第三非极性电容C3连接到所述第二接入端；所述第二接入端通过第一电阻R1接地。第二、三、四电阻分别形成三条阻值不同的回路，使得充电管理模块U1可以根据档位开关SK1的选择分别输出三个不同的电压至充电接口正极上。
参照附图5所示，作为一种优选的实施例，应急充电电路还包括基准电压单元6。
该基准电压单元6与所述整流单元连接，用于将所述工作电压处理为基准电压，提供给充电指示单元8一个比较的基准信号。该基准电压单元6设置有调整模块U2，所述调整模块U2的输入端in通过第十二电阻R12连接所述整流单元的工作电压输出端；第三极性电容EC3的正极与所述输入端in连接，第三极性电容EC3的负极接地；第四极性电容EC4的正极与所述调整模块U2的基准电压输出端out连接，第四极性电容EC4的负极接地；第二非极性电容C2连接在所述输入端in与所述地线之间。
在优选的实施例中，调整模块U2采用78L05三端稳压器，在其他实施例中，也可以采用其他可实现降压的芯片如：02-781050、K0201E、HEPC6142P或电路进行替换。
参照附图6所示，在优选的实施例中，应急充电电路还包括充电指示单元8。
该充电指示单元8，与所述充电管理模块U1和所述基准电压单元6分别连接，用于进行充电时提供光电指示。所述充电指示单元8设置有第一比较器U3，所述第一比较器U3的正向端通过第七电阻R7连接所述充电管理模块U1的所述输出电流检测端子CS；所述比较器的反向端通过串联的第九电阻R9和第十电阻R10连接所述基准电压输出端；所述反向端还通过第八电阻R8连接所述地线；所述第一比较器U3的指示端通过第十一电阻R11连接发光二极管LED正极，发光二极管LED负极接地。
所述充电指示单元8还设置有稳压器U4，该稳压器U4的阴极和设定极并联后连接在所述第九电阻R9和第十电阻R10之间，所述稳压器U4的阳极连接所述地线。
参照附图7所示，在优选的实施例中，应急充电电路还包括运放供电单元7。
运放供电单元7，连接在所述第一比较器U3与所述基准电压单元6之间，为所述比较器供电以驱动第一比较器U3工作。所述运放供电单元7设置有第十三电阻R13连接在所述基准电压输出端和所述第一比较器U3的供电端之间；所述供电端还通过第四非极性电容C4接地；所述第一比较器U3的地线接口接地。
参照附图4所示，在本实施例中，所述发电单元J1为手摇发电机。
参照附图4所示，在本实施例中，所述整流单元包括整流模块1和与该整流模块1相连接的滤波模块2。整流模块设置有第十五电阻R15通过第一非极性电容C1接地，第一极性电容EC1并联在所述第一非极性电容C1两端，且所述第一极性电容EC1的负极接地。
参照附图3所示，在本实施例中，所述输出电压选择模块4中的所述第二电阻R2的阻值为10KΩ，所述第三电阻R3的阻值为20KΩ，所述第四电阻R4的阻值为31KΩ；所述第二接入端的电压为1.25V。通过公式：输出电压VOUT＝1.25V*(1+R/R1)，通过设定不同的R值，即上述不同的电阻值，使输出电压选择模块4可以输出不同的电压，以满足不同受电设备J2(便携式灯具)的充电需求。
下面结合附图3至附图7所示，来详细说明本发明的应急充电电路的工作原理。
手摇电机输出三相交流电压，经过附图4中的整流单元转化为直流电压。该电压给图3中的充电管理模块U1供电，通过U1的输出电流检测端子CS设定的电流设定电阻Rcs的电阻值进行限流，以输出相应电流值的的恒流电流。检测电流基准电压为0.11V，输出电流IOUT＝0.11V/Rcs,设定不同的Rcs对应不同的输出充电电流。通过档位开关SK1SK1选择输出电压档位，输出电压VOUT＝1.25V*(1+R/R1)，通过设定R值(第二、三、四电阻的电阻值)来设定输出电压值。通过附图3中加入的防反接二极管(第五二极管D5)，防止负载线路接反造成损坏。
附图5是整流单元输出的工作电压经过调整模块U2转化为+5V电压，给附图6中的第一比较器U3供电，同时给附图7中的第一比较器U3A(就是附图6中的U3)提供基准电压。附图6中基准电压2.5V经过第八电阻R8和第九电阻R9分压，在第一比较器U3的反向输入端处得到电压，当应急充电电路给便携式灯具充电时，附图6中第一比较器U3的正向输入端电压大于反向输入端电压，则信号输出端输出高电平，驱动LED指示灯显示。当不充电时，第一比较器U3的正向输入端小于反向输入端参考电压，信号输出端输出低电平，LED指示灯不显示。
具体的，发电单元采用10W手摇电机，输出14V交流电压，经过整流得到18.2V直流电压。如附图4中VDD就是整流后的工作电压。该工作电压VDD给附图3中的充电管理模块U1供电，设定第二、三、四电阻为不同电阻值，使输出电压分为3档，分别为5V,9V,13V。第二、三、四电阻的阻值由输出电压公式VOUT＝1.25V*(1+R/R1)得出，当R1＝3.3K,则5V对应R＝10K，9V对应R＝20K，13V对应R＝31K。输出电流由充电管理模块U1的输出电流检测端子CS外接的电阻值来设定，公式为：IOUT＝0.11V/Rcs。设定输出电流为0.6A，则Rcs＝0.183欧姆。
如附图6所示，由于R8＝2K,R9＝160K，对应的第一比较器U3的反向输入端的参考电压为2.5V*R8/(R8+R9)＝0.03V,当手摇充电时，U3的正向输入端电压V＝Rcs*IOUT＝0.183*0.6＝0.11V,该值大于0.03V，因此附图6中第一比较器U3输出高电平，驱动LED显示。当故障或者不充电时，U3输出低电平，LED不显示。
与现有技术相比，本发明的应急充电电路，通过为充电管理模块U1设置多个不同电阻值的回路以得到不同的输出电压，同时，通过调整电流设定电阻Rcs的电阻值进行限流以得到不同的充电电流，进而形成相应的档位。使得本发明可以为不同充电电压和电流的便携式灯具进行充电，延长了灯具的工作时间，降低了工作人员的携带负担。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围。凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应急充电电路，其特征在于，所述应急充电电路包括： 输出单元、整流单元和发电单元；
所述输出单元设置有：充电管理模块，其用于将所述整流单元输入的工作电压处理为标准输出电压；以及
输出电压选择模块，与所述充电管理模块连接，用于对所述标准输出电压进行变压，以输出匹配受电设备的充电电压范围的相应电压；
所述整流单元，连接在所述输出单元和发电单元之间，用于将所述发电单元发出的交流电处理为所述工作电压后输出给所述输出单元。
2.如权利要求1所述的应急充电电路，其特征在于，所述输出单元，还包括：
防反接模块和输出电流设定模块；所述防反接模块与所述充电管理模块连接，用于防止所述受电设备电极反向接入；所述输出电流设定模块与所述充电管理模块连接，用于控制所述充电管理模块输出的电流。
3.如权利要求2所述的应急充电电路，其特征在于，所诉充电管理模块设置有功率开关端子通过第一电感连接到所述防反接模块的第五二极管正极，所述第五二极管负极连接至充电接口正极；所述功率开关端子还连接到第四二极管的负极，所述第四二极管的正极接地；第二极性电容与第六非极性电容并联，且所述第二极性电容的正极与所述第五二极管正极相连，所述第二极性电容的负极接地；
所述充电管理模块还设置有输出电流检测端子分别通过所述输出电流设定模块的第五电阻和第六电阻接地，用以通过设置苏搜第五电阻和第六电阻的电阻值来改变所述电流检测端子的输出电流，且所述输出电流检测端子还连接到所述充电接口负极。
4.如权利要求3所述的应急充电电路，其特征在于，所述输出电压选择模块设置有:第一接入端和第二接入端；所述第一接入端通过第十四电阻连接所述第五二极管的正极，所述第二接入端与所述充电管理模块的反馈端子连接：
所述输出电压选择模块还设置有：一端并联至所述第二接入端第二电阻、第三电阻、第四电阻；所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻未并联的一端分别连接档位开关的不同固定端子上，所述档位开关的活动端子与所述第一接入端连接；所述第一接入端还通过第三非极性电容连接到所述第二接入端；所述第二接入端通过第一电阻接地。
5.如权利要求2所述的应急充电电路，其特征在于，还包括：
基准电压单元，与所述整流单元连接，用于将所述工作电压处理为基准电压；该基准电压单元设置有调整模块，所述调整模块的输入端通过第十二电阻连接所述整流单元的工作电压输出端；第三极性电容的正极与所述输入端连接，第三极性电容的负极接地；第四极性电容的正极与所述调整模块的基准电压输出端连接，第四极性电容的负极接地；第二非极性电容连接在所述输入端与所述地线之间。
6.如权利要求5所述的应急充电电路，其特征在于，还包括：
充电指示单元，与所述充电管理模块和所述基准电压单元分别连接，用于充电时提供光电指示；所述充电指示单元设置有第一比较器，所述第一比较器的正向端通过第七电阻连接所述充电管理模块的所述输出电流检测端子；所述比较器的反向端通过串联的第九电阻和第十电阻连接所述基准电压输出端；所述反向端还通过第八电阻连接所述地线；所述第一比较器的指示端通过第十一电阻连接发光二极管正极，发光二极管负极接地；
所述充电指示单元还设置有稳压器，该稳压器的阴极和设定极并联后连接在所述第九电阻和第十电阻之间，所述稳压器的阳极连接所述地线。
7.如权利要求6所述的应急充电电路，其特征在于，还包括：
运放供电单元，连接在所述第一比较器与所述基准电压单元之间，为所述第一比较器供电；所述运放供电单元设置有第十三电阻连接在所述基准电压输出端和所述第一比较器的供电端之间；所述供电端还通过第四非极性电容接地；所述第一比较器的地线接口接地。
8.如权利要求1所述的应急充电电路，其特征在于，所述发电单元为手摇发电机。
9.如权利要求1所述的应急充电电路，其特征在于，所述整流单元包括整流模块和与该整流模块相连接的滤波模块。
10.如权利要求4所述的应急充电电路，其特征在于，所述输出电压选择模块中的所述第二电阻的阻值为10KΩ，所述第三电阻的阻值为20KΩ，所述第四电阻的阻值为31 KΩ；所述第二接入端的电压为1.25V。
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