CN108054820B - 一种基于移动式风力发电的手机充电设备 - Google Patents

一种基于移动式风力发电的手机充电设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于移动式风力发电的手机充电设备，包括风力发电机构和壳体，风力发电机构包括叶轮以及安装于壳体内的风机，叶轮通过转动轴与风机的输入端相连，壳体内还装有充电管理模块、移动电源管理模块和储能设备，充电管理模块包括LT3652充电管理芯片，移动电源管理模块包括ZS6366移动电源管理芯片，风机通过LT3652充电管理芯片与ZS6366移动电源管理芯片相连，外部的稳定电源与ZS6366移动电源管理芯片电连接，ZS6366移动电源管理芯片还分别与储能设备和USB模块相连，其中储能模块与USB1电连接，USB1与用电设备相连，USB2与外部的稳定电源相连接。本发明利用骑行中产生的风能转化为电能，为户外骑行爱好者提供一种新兴的手机充电设备，实现了户外对手机的实时充电。

Description

一种基于移动式风力发电的手机充电设备
技术领域
本发明涉及手机充电装置领域，具体地说，涉及到一种应用于户外骑行等特殊情况下手机等便携式用电设备充电设备，特别涉及到一种基于移动式风力发电的手机充电设备。
背景技术
如今市场上常用手机充电设备主要有两种，一种是手机充电器，另外一种是移动电源。手机充电器是一个可以提供稳定的工作电压和足够电流的电源，由变压器、整流逆变电路和恒流限压限时控制电路等组成；其输入为220V/50Hz的交流电，输出一般为5V/1A的直流电，进而为手机稳定电源提供电能。移动电源是一种集充电、储电和供电功能于一体的便携式充电器，可以给手机等数码设备充电或待机供电；由三部分组成，即储电部分、电路部分和外壳部分。一般由锂电芯或干稳定电源作为储电部分，电路部分负责升压和充电管理，外壳起到保护作用。
智能手机作为现在人们生活的必需品，在户外长途骑行中的作用尤为重要，比如记录沿途的风景、作为导航使用、紧急情况下定位求救等等。而如今的智能手机大都采用大屏幕、高功率CPU等耗电装置，所以手机在户外的续航问题亟待解决。现有的手机充电设备在户外使用时都有一定系局限性，手机充电器必须依靠固定的电源接口，这在户外是不可能的；移动电源由于容量有限，只能解决短时间内的手机充电问题，不能解决长时间无固定电源情况下的手机充电问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种基于移动式风力发电的手机充电设备，以解决上述问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种基于移动式风力发电的手机充电设备，包括风力发电机构、壳体、稳定电源、充电管理模块、移动电源管理模块和储能设备，风力发电机构包括叶轮以及安装于壳体内的风机，叶轮通过转动轴与风机的输入端相连，充电管理模块、移动电源管理模块和储能设备安装于壳体内，充电管理模块包括LT3652充电管理芯片，移动电源管理模块包括ZS6366移动电源管理芯片，风机通过LT3652充电管理芯片与ZS6366移动电源管理芯片相连，稳定电源与ZS6366移动电源管理芯片电连接，ZS6366移动电源管理芯片还分别与储能设备和USB模块相连，储能设备与USB模块电连接，USB模块与用电设备相连。
进一步的，所述充电管理模块还包括电阻R1和电阻R2，电阻R1和电阻R2串联，电源的输入端通过电阻R1和电阻R2接地，LT3652充电管理芯片的VIN_REG引脚与电阻R1和电阻R2的连接点相连，LT3652充电管理芯片的SW引脚通过稳压二极管D2接地，LT3652充电管理芯片的SW引脚还分别与电阻R3的一端以及电容C2的一端相连，电容C2的另一端与LT3652充电管理芯片的B00ST引脚以及二极管D3的负极相连，LT3652充电管理芯片的SENSE引脚与电阻R3的另一端以及电阻R4的一端相连，LT3652充电管理芯片的BAT引脚与二极管D3的正极、电阻R5的一端以及电容C3的一端相连，稳压二极管D4的正极与电阻R4的另一端、电容C3的一端以及电池的正极相连，稳压二极管D4的负极与电源的输入端相连，LT3652充电管理芯片的NTC引脚通过电阻R7与电池的负极相连，LT3652充电管理芯片的VFB引脚与电阻R5的另一端以及电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接地。
进一步的，所述USB模块包括连接器USB1和连接器USB2，连接器USB2的1引脚与稳压二极管D4的负极、ZS6366移动电源管理芯片的VIN引脚以及稳压二极管D7的正极相连，电池的负极以及连接器USB2的2引脚接地；电容C6和电阻R15并联后其一端与连接器USB2的1引脚相连，其另一端接地；连接器USB1的1引脚分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端、电阻R12的一端、电容C7的一端以及开关管Q3的S极相连，电容C7的另一端接地，连接器USB1的2引脚分别与电阻R8的另一端以及电阻R9的一端电连接，连接器USB1的3引脚分别与电阻R10的另一端以及电阻R11的一端相连，连接器USB1的4引脚分别与电阻R9的另一端、电阻R11的另一端、电容C4的另一端以及开关管Q2的D极相连，开关管Q2的G极与ZS6366移动电源管理芯片的CTR引脚以及开关管Q1的S极相连，ZS6366移动电源管理芯片的WLED引脚与开关管Q1的G引脚相连，开关管Q1的D引脚通过二极管D5与电阻R12的另一端相连，ZS6366移动电源管理芯片的CS引脚分别与电阻R13的一端以及电容C5的一端相连，电容C5的另一端接地，电阻R13的另一端分别与开关管Q2的S极以及电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端接地；ZS6366移动电源管理芯片的SYS引脚分别与稳压二极管D7的负极以及开关管Q3的S极相连，ZS6366移动电源管理芯片的PGATE引脚与开关管Q3的G引脚相连；ZS6366移动电源管理芯片的SNS引脚分别与电容C8的一端以及电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端分别与电阻R17的一端以及电感L的一端相连，电感L的另一端分别与开关管Q3的D极以及开关管Q4的D极相连，ZS6366移动电源管理芯片的BAT引脚分别与电容C8的另一端、电阻R17的另一端以及电容C11的一端相连，电容C11的另一端以及开关管Q4的S极均接地，ZS6366移动电源管理芯片的NGATE引脚与开关管Q4的G引脚相连；ZS6366移动电源管理芯片的LED引脚通过二极管D6与电容C7的一端相连。
进一步的，所述壳体上安装有USB接口、充电接口、LED灯和开关S1，开关S1的一端与ZS6366移动电源管理芯片的TAP引脚相连，开关S1的另一端接地，电容C9与开关S1并联，ZS6366移动电源管理芯片的COMP引脚通过电容C10接地。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明利用骑行中产生的风能转化为电能，为户外骑行爱好者提供一种新兴的手机充电设备，实现了户外对手机的实时充电，解决了户外手机充电难、在长途骑行等特殊情况下对手机持续供电切不受固定电源限制的问题，具有潜在的应用价值和市场价值。本发明通过软硬件设计可以调整其输出为5V/1A，满足市面上大多数手机的充电需求，通过对控制电路的设计，实现直接给手机充电、给储能设备充电和储能设备给手机等用电设备充电的三种模式，实现对手机的实时充电，满足用户的需求。
附图说明
图1为本发明所述的基于移动式风力发电的手机充电设备的系统框图。
图2为本发明所述的基于移动式风力发电的手机充电设备的内部结构图。
图3为本发明所述的基于移动式风力发电的手机充电设备的结构示意图。
图4a为本发明所述的基于移动式风力发电的手机充电设备的电路原理图一。
图4b为本发明所述的基于移动式风力发电的手机充电设备的电路原理图二。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1～图4，本发明所述的一种基于移动式风力发电的手机充电设备，包括风力发电机构、壳体10、充电管理模块、移动电源管理模块和储能设备。风力发电机构包括叶轮20以及安装于壳体10内的风机，叶轮20通过转动轴与风机的输入端相连。壳体10内还装有充电管理模块、移动电源管理模块和储能设备。充电管理模块包括LT3652充电管理芯片，移动电源管理模块包括ZS6366移动电源管理芯片。风机通过LT3652充电管理芯片与ZS6366移动电源管理芯片相连。稳定电源为220V/50Hz的家用电源。外部的稳定电源与ZS6366移动电源管理芯片电连接。ZS6366移动电源管理芯片还分别与储能设备和USB模块相连。储能设备与USB模块电连接，USB模块与用电设备相连；其中储能设备与USB1电连接，USB1作为输出口，与用电设备相连；USB2作为输入口，与外部稳定电源相连接。
储能设备为储能锂电池组，以下简称电池。LT3652是凌力尔特公司生产的一款完整的单片式降压型充电管理芯片，可在4.95V至32V的输入电压范围内运作，最大充电电流为2A。LT3652运用了一种创新的输入电压调节环路，该换路负责控制充电电流，旨在将输入电压保持在一个编程的电平上，因此允许在采用不良稳压电源的情况下实现优化充电。风力发电机发出的不稳定电压输入，经LT3652输出稳定电压。
ZS6366是一款应用于移动电源，集成了锂电池充电管理，DC-DC升压限流，电池电量显示，LED手电筒状态及按键控制为一体的便携式电源管理芯片。除此之外，ZS6366还具有边充边放和电路保护的功能。在充电状态下，如果输出USB同时接入负载，ZS6366会优先给负载充电。电路保护设计包括负载过流保护，短路保护，软启动保护，输入过压保护，输出短路保护和ESD保护电路。
充电管理模块还包括电阻R1和电阻R2。电阻R1和电阻R2串联，电源的输入端通过电阻R1和电阻R2接地。LT3652充电管理芯片的VIN_REG引脚与电阻R1和电阻R2的连接点相连。LT3652充电管理芯片的SW引脚通过稳压二极管D2接地。LT3652充电管理芯片的SW引脚还分别与电阻R3的一端以及电容C2的一端相连。电容C2的另一端与LT3652充电管理芯片的B00ST引脚以及二极管D3的负极相连。LT3652充电管理芯片的SENSE引脚与电阻R3的另一端以及电阻R4的一端相连。LT3652充电管理芯片的BAT引脚与二极管D3的正极、电阻R5的一端以及电容C3的一端相连。稳压二极管D4的正极与电阻R4的另一端、电容C3的一端以及电池的正极相连。稳压二极管D4的负极与电源的输入端相连。LT3652充电管理芯片的NTC引脚通过电阻R7与电池的负极相连。LT3652充电管理芯片的VFB引脚与电阻R5的另一端以及电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接地。
USB模块包括连接器USB1和连接器USB2。连接器USB2的1引脚与稳压二极管D4的负极、ZS6366移动电源管理芯片的VIN引脚以及稳压二极管D7的正极相连。电池的负极以及连接器USB2的2引脚接地。电容C6和电阻R15并联后其一端与连接器USB2的1引脚相连，其另一端接地。连接器USB1的1引脚分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端、电阻R12的一端、电容C7的一端以及开关管Q3的S极相连，电容C7的另一端接地。连接器USB1的2引脚分别与电阻R8的另一端以及电阻R9的一端电连接。连接器USB1的3引脚分别与电阻R10的另一端以及电阻R11的一端相连。连接器USB1的4引脚分别与电阻R9的另一端、电阻R11的另一端、电容C4的另一端以及开关管Q2的D极相连。开关管Q2的G极与ZS6366移动电源管理芯片的CTR引脚以及开关管Q1的S极相连。ZS6366移动电源管理芯片的WLED引脚与开关管Q1的G引脚相连，开关管Q1的D引脚通过二极管D5与电阻R12的另一端相连。ZS6366移动电源管理芯片的CS引脚分别与电阻R13的一端以及电容C5的一端相连。电容C5的另一端接地，电阻R13的另一端分别与开关管Q2的S极以及电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端接地。ZS6366移动电源管理芯片的SYS引脚分别与稳压二极管D7的负极以及开关管Q3的S极相连。ZS6366移动电源管理芯片的PGATE引脚与开关管Q3的G引脚相连。ZS6366移动电源管理芯片的SNS引脚分别与电容C8的一端以及电阻R16的一端相连。电阻R16的另一端分别与电阻R17的一端以及电感L的一端相连，电感L的另一端分别与开关管Q3的D极以及开关管Q4的D极相连。ZS6366移动电源管理芯片的BAT引脚分别与电容C8的另一端、电阻R17的另一端以及电容C11的一端相连。电容C11的另一端以及开关管Q4的S极均接地，ZS6366移动电源管理芯片的NGATE引脚与开关管Q4的G引脚相连。ZS6366移动电源管理芯片的LED引脚通过二极管D6与电容C7的一端相连。
壳体上安装有USB接口11、充电接口12、LED灯13和开关S114。开关S1的一端与ZS6366移动电源管理芯片的TAP引脚相连，开关S1的另一端接地。电容C9与开关S1并联，ZS6366移动电源管理芯片的COMP引脚通过电容C10接地。
本发明利用的是骑行中产生的风能作为能量来源，由风力发电机将动能转化为不稳定的电能，宽范围输入的LT3652能提供稳定的输出，并且提高风能的利用效率。ZS6366有两个激励输入，一个是LT3652的稳定输出，一个是由稳定电源经过降压提供，两者是并联关系，互不影响。由ZS6366选择工作模式，有负载接入时，优先给负载充电；无负载接入时，给锂电池组充电。本发明利用芯片LT3652和ZS6366的技术特点，将两种芯片结合使用，充分利用两者的优点，优势互补，利用户外风能资源充足的特点，实现发电、储电、用电的结合统一。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种基于移动式风力发电的手机充电设备，其特征在于：包括风力发电机构、壳体、稳定电源、充电管理模块、移动电源管理模块和储能设备，风力发电机构包括叶轮以及安装于壳体内的风机，叶轮通过转动轴与风机的输入端相连，充电管理模块、移动电源管理模块和储能设备安装于壳体内，充电管理模块包括LT3652充电管理芯片，移动电源管理模块包括ZS6366移动电源管理芯片，风机通过LT3652充电管理芯片与ZS6366移动电源管理芯片相连，稳定电源与ZS6366移动电源管理芯片电连接，ZS6366移动电源管理芯片还分别与储能设备和USB模块相连，储能设备与USB模块电连接，USB模块与用电设备相连；
所述充电管理模块还包括电阻R1和电阻R2，电阻R1和电阻R2串联，电源的输入端通过电阻R1和电阻R2接地，LT3652充电管理芯片的VIN_REG引脚与电阻R1和电阻R2的连接点相连，LT3652充电管理芯片的SW引脚通过稳压二极管D2接地，LT3652充电管理芯片的SW引脚还分别与电阻R3的一端以及电容C2的一端相连，电容C2的另一端与LT3652充电管理芯片的B00ST引脚以及二极管D3的负极相连，LT3652充电管理芯片的SENSE引脚与电阻R3的另一端以及电阻R4的一端相连，LT3652充电管理芯片的BAT引脚与二极管D3的正极、电阻R5的一端以及电容C3的一端相连，稳压二极管D4的正极与电阻R4的另一端、电容C3的一端以及电池的正极相连，稳压二极管D4的负极与电源的输入端相连，LT3652充电管理芯片的NTC引脚通过电阻R7与电池的负极相连，LT3652充电管理芯片的VFB引脚与电阻R5的另一端以及电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接地；
所述USB模块包括连接器USB1和连接器USB2，连接器USB2的1引脚与稳压二极管D4的负极、ZS6366移动电源管理芯片的VIN引脚以及稳压二极管D7的正极相连，电池的负极以及连接器USB2的2引脚接地；电容C6和电阻R15并联后其一端与连接器USB2的1引脚相连，其另一端接地；连接器USB1的1引脚分别与电阻R8的一端、电阻R10的一端、电阻R12的一端、电容C7的一端以及开关管Q3的S极相连，电容C7的另一端接地，连接器USB1的2引脚分别与电阻R8的另一端以及电阻R9的一端电连接，连接器USB1的3引脚分别与电阻R10的另一端以及电阻R11的一端相连，连接器USB1的4引脚分别与电阻R9的另一端、电阻R11的另一端、电容C4的另一端以及开关管Q2的D极相连，开关管Q2的G极与ZS6366移动电源管理芯片的CTR引脚以及开关管Q1的S极相连，ZS6366移动电源管理芯片的WLED引脚与开关管Q1的G引脚相连，开关管Q1的D引脚通过二极管D5与电阻R12的另一端相连，ZS6366移动电源管理芯片的CS引脚分别与电阻R13的一端以及电容C5的一端相连，电容C5的另一端接地，电阻R13的另一端分别与开关管Q2的S极以及电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端接地；ZS6366移动电源管理芯片的SYS引脚分别与稳压二极管D7的负极以及开关管Q3的S极相连，ZS6366移动电源管理芯片的PGATE引脚与开关管Q3的G引脚相连；ZS6366移动电源管理芯片的SNS引脚分别与电容C8的一端以及电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端分别与电阻R17的一端以及电感L的一端相连，电感L的另一端分别与开关管Q3的D极以及开关管Q4的D极相连，ZS6366移动电源管理芯片的BAT引脚分别与电容C8的另一端、电阻R17的另一端以及电容C11的一端相连，电容C11的另一端以及开关管Q4的S极均接地，ZS6366移动电源管理芯片的NGATE引脚与开关管Q4的G引脚相连；ZS6366移动电源管理芯片的LED引脚通过二极管D6与电容C7的一端相连；
所述壳体上安装有USB接口、充电接口、LED灯和开关S1，开关S1的一端与ZS6366移动电源管理芯片的TAP引脚相连，开关S1的另一端接地，电容C9与开关S1并联，ZS6366移动电源管理芯片的COMP引脚通过电容C10接地。
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