CN201138757Y - 一种充电电源转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种在较宽输入电压范围的条件下，输出用户所指定的直流电压或电流的多用途充电电源转换装置。该装置包括，电源输入接口、电压电流转换电路、中央控制单元、用户接口单元以及电压输出接口；所述电压电流转换电路为高频开关电源方式的电压转换电路；所述中央控制单元为包含有脉宽调制电路的单片机系统，根据所述用户接口单元的指令输入来控制电压电流转换电路；电能由所述电源输入接口输入，所述电压电流转换电路根据所述中央控制单元的控制信号把该电能转换为用户所需的电压、电流，并由所述电压输出接口输出；所述电源输入接口还为所述中央控制单元和用户接口单元提供工作电源。

Description

一种充电电源转换装置

技术领域

本实用新型涉及一种充电电源转换装置，尤其涉及一种可以在输入电压的范围较宽的条件下，输出用户所指定的直流电的多用途充电电源转换装置。

背景技术

现在需要直流电源的场合越来越多，例如，所有的便携式电子产品几乎都需要对其进行充电。但是，由于便携式电子产品的使用环境的随意性很大，在很多场合都难以获得与之相适应的充电输入。例如，手机所需要的充电输入往往是市电，但是在外出场合，用户在手机需要充电的时候往往无法找到市电插座，无法完成充电。又如，单一的专用充电器无法对用户所拥有的其他便携式电子产品进行充电。

如干电池这样的便携式电源是容易携带和获得的，但是，却无法用这些电源对便携式电子产品充电，以满足急需。而且，随着便携式电子产品的快速升级换代，大量的专用充电器被闲置和废弃，造成严重的资源浪费和环境污染。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种在输入电压的范围较宽的条件下，输出用户所指定的直流电的多用途充电电源转换装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种充电电源转换装置，包括，电源输入接口、电压电流转换电路、中央控制单元、用户接口单元以及电压输出接口；

所述电压电流转换电路为高频开关电源方式的电压转换电路；所述中央控制单元为包含有脉宽调制电路的单片机系统，根据所述用户接口单元的指令输入来控制电压电流转换电路；电能由所述电源输入接口输入，所述电压电流转换电路根据所述中央控制单元的控制信号把该电能转换为用户所需的电压、电流，并由所述电压输出接口输出；所述电源输入接口还为所述中央控制单元和用户接口单元提供工作电源。

通过上述技术方案，本实用新型可以在较宽范围的直流输入电压条件下，输出用户所指定的直流电。

作为本实用新型的更具体的实施方式，所述电压输出接口为USB接口，或者和同轴形直流电压输出接口，或者给充电电池盒供电的电压输出接口，可通过用户接口单元进行设定选择。输出电压的极性可以自适应或者通过用户接口单元进行设定。

所述电源输入接口为与交流电源适配器输出口相匹配的同轴形电压输入接口，或者用电池盒作电压输入的接口。

所述电源输入接口包含有极性转换电路，用于把极性不确定的输入电能转换为确定的极性供输出，并可以为该装置的工作提供电源。

这些输入和输出接口都是较常用的接口，在一般情况下都能满足用户的充电需求。

所述电压电流转换电路包括，第一开关管、续流管、储能电感、整流管、第二开关管以及用于进一步提高输出电能的直流特性的滤波及二次稳压电路；

所述电源输入接口输出的电能由依次串联的所述第一开关管、储能电感和整流管输入到所述滤波及二次稳压电路并输出到所述电压输出接口；

所述续流管和所述整流管由二极管或其他具有二极管特性的电子元器件，如MOSFET等充当；

所述续流管连接于所述第一开关管和储能电感之间的节点与地信号之间；

所述第二开关管连接于所述储能电感和整流管之间的节点与地信号之间。

所述中央控制单元检测所述电压电流转换电路输入的电压；

中央控制单元检测所述电压输出接口的输出电压和电流，并控制所述电压输出接口。

所述用户接口单元包括，用于输入用户命令的输入键盘、以及用于显示各项工作状态的显示屏。

所述电源输入接口的输入为直流电，范围为2.0到20伏。

所述电源输入接口选择电池盒，或者交流电源适配器输入直流电。

所述电压输出接口输出直流电压的范围为2到24伏特，输出直流电流的范围为0到4安培。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于，在输入电源类型多样，以及所输入电压的范围较宽的条件下，输出用户所指定的直流电，能够满足用户在环境限制的情况下对多种便携式电子设备的充电需求。并且本实用新型还可以作为电源转换装置，它还能满足用户对其他小型家用电器(如收录机、收音机等)的供电需求，其输入和输出极性可以任意设定或转换，能满足各种特殊应用场合的对便携式用电设备的供电需求。

附图说明

图1为本实用新型充电电源转换装置的结构示意图；

图2为本实用新型充电电源转换装置的电压电流转换电路的电路示意图；

图3为本实用新型充电电源转换装置的电源输入接口的结构示意图；

图4为本实用新型充电电源转换装置的用户接口单元的结构示意图；

图5为本实用新型充电电源转换装置的中央控制单元的结构示意图；

图6为本实用新型充电电源转换装置的显示屏的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的充电电源转换装置较优的实施方式做进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的充电电源转换装置包括，电源输入接口10、电压电流转换电路50、中央控制单元30、用户接口单元20以及电压输出接口40。

其中，所述电压电流转换电路50为高频开关电源方式的电压转换电路；所述中央控制单元30为包含有脉宽调制电路31的单片机系统，用于接收来自所述用户接口单元20的控制命令并把该控制命令传递给所述电压电流转换电路50；电能由所述电源输入接口10输入，所述电压电流转换电路50根据所述中央控制单元30的控制信号把该电能转换为用户所需的电压、电流，并由所述电压输出接口40输出；所述电源输入接口10还为所述中央控制单元30和用户接口单元20提供工作电源。

如图2所示，电压电流转换电路50包括，第一开关管51、续流管52、储能电感53、整流管55、第二开关管54以及用于进一步提高输出电能的直流特性的滤波及二次稳压电路56。

其中，所述电源输入接口10输出的电能由依次串联的所述第一开关管51、储能电感53和整流管55输入到所述滤波及二次稳压电路56并输出到所述电压输出接口40；所述续流管52连接于所述第一开关管51和储能电感53之间的节点与地信号之间；所述第二开关管54连接于所述储能电感53和整流管55之间的节点与地信号之间。

所述续流管52和所述整流管55由二极管或其他具有二极管特性的电子元器件，如MOSFET等充当。

如图3所示，电源输入接口10包括依次连接的接口电路11、极性转换12以及系统工作电压转换13。

所述接口电路11选择与交流电源适配器输出口相匹配的同轴形直流电压输入接口，或者用电池盒作电压输入的接口。其中，电池盒输入接口，连接由2节或2节以上5号或7号电池，甚至可以是已充电的手机锂离子电池等装入特制的电池盒提供输入电压源。所述同轴形直流电压输入接口可以连接笔记本或者手机交流适配器作输入电压源，也可以连接其他的任何直流输出电压源，只要其输出电压在2.0～20V之间，极性任意。

所述极性转换电路11用于把极性不确定的输入电能转换为固定的极性供该装置使用。所述系统工作电压转换13为充电电源转换装置的其他工作部件供电。

如图4所示，用户接口单元20包括，用于输入用户命令的输入键盘21、以及用于显示各项工作状态的显示屏22。

用户通过所述输入键盘21可以向中央控制单元30输入命令，如，输出电压设定、运行最大时间设定、输出最大电流设定、电池容量设定、电池类型设定以及输出电压极性设定等。

用户通过所述显示屏22观察到该充电电源转换装置的工作情况以及各个参数，可以采用液晶面板，如图6所示，即为所述显示屏22具体的显示布局的示意图。

如图5所示，所述中央控制单元30为一个单片机系统，包括有用于控制所述电压电流转换电路20的脉宽调制电路31。所述脉宽调制电路31包括有降压方式PWM(即脉宽调制电路)311和升压方式PWM(即脉宽调制电路)312。

所述中央控制单元30还包括，用于检测所述电压输出接口40输出的电压和电流检测35，并控制所述脉宽调制电路31的输出脉宽，用于控制所述电压输出接口40输出的通断和输出通道控制36，用于控制所述用户接口单元20的面板显示控制37，用于检测该充电电源转换装置输入电压的输入电压检测32，用于控制所述电压输出接口40输出极性的输出电压极性控制38，以及用于控制所述脉宽调制电路31的其他控制33。

在放电功能时，当用户对待充电池的标称电压和容量作了设定之后，本充电电源转换装置对该电池按一定的放电曲线先放电到适当的电压后，自动转到充电状态，按一定的充电曲线充电完毕后自动停机。输出电压精度优于0.05V。

对镍氢或者镍镉电池充电的时候，用户可以选择充电电压为2.0V到14.4V，即可充2到12节。电池的形状可以是各种扁形或AA、AAA、C、D型电池。

对锂离子电池的充电电压可以设定为3.6V-14.4V，即可以充1到4节，并可以另外提供超温及过压保护，以及最大充电时间限制。

同时，本装置可以作直流电源用。当用户对输出电压值和极性设定后，该装置即输出稳定的直流电压。输出电压的范围是2到24V，可以设置的最大精度为0.05V，最大输出电流4A。可以直接为笔记本电脑、便携式CD/VCD/DVD播放机、移动电话、数码相机、掌上电脑及其他便携式电子设备或家用电器供电或充电。所述极性转换12在此功能时有用，在对待充电池进行放电和充电过程的时候，所述极性转换12能使本装置具有自适应电池的极性的功能。

同时，本装置的电压输出接口40可以选择为USB标准接口。根据标准，USB标准接口输出的输出电压为5.0V。这样本装置可以通过手机数据线对手机充电。

另外，本装置的中央控制单元20具有时钟，所以本装置还可以作时钟和闹铃使用，特别方便出差在外作时钟和闹铃使用。

所述中央控制单元20可以存储有特殊的程序，以保证用户可以对被充电电池类型Li和Ni的选择，决定着充放电的时间曲线不同。同时针对充电过程中的异常情况，如充满和错误以及超温等状态也可以由所述显示屏22显示。

Claims (9)

1、一种充电电源转换装置，其特征在于包括，电源输入接口(10)、电压电流转换电路(50)、中央控制单元(30)、用户接口单元(20)以及电压输出接口(40)；

所述电压电流转换电路(50)为高频开关电源形式的电压转化电路；

所述中央控制单元(30)为包含有脉宽调制电路(31)的单片机系统，用于接收来自所述用户接口单元(20)的控制命令并把该控制命令传递给所述电压电流转换电路(50)；

电能由所述电源输入接口(10)输入，所述电压电流转换电路(50)根据所述中央控制单元(30)输入的控制信号把该电能转换为用户所需的电压、电流，并由所述电压输出接口(40)输出。

2、根据权利要求1所述的充电电源转换装置，其特征在于，所述电压输出接口(40)为能够选择的USB接口、或者同轴形直流电压输出接口、或者给充电电池盒供电的电压输出接口。

3、根据权利要求1所述的充电电源转换装置，其特征在于，所述电源输入接口(10)选择连接同轴直流接口，或者交流电压适配接口。

4、根据权利要求3所述的充电电源转换装置，其特征在于，所述电源输入接口(10)还包含极性转换电路(11)，用于把极性不确定的输入电能转换为固定的极性输出。

5、根据权利要求1所述的充电电源转换装置，其特征在于，所述电压电流转换电路(50)包括，第一开关管(51)、续流管(52)、储能电感(53)、整流管(55)、第二开关管(54)以及用于进一步提高输出电能的直流特性的滤波及二次稳压电路(56)；

所述电源输入接口(10)输出的电能由依次串联的所述第一开关管(51)、储能电感(53)和整流二极管(55)输入到所述滤波及二次稳压电路(56)并输出到所述电压输出接口(40)。

所述续流二极管(52)连接于所述第一开关管(51)和储能电感(53)之间的节点与地信号之间；

所述第二开关管(54)连接于所述储能电感(53)和整流二极管(55)之间的节点与地信号之间。

5、根据权利要求1至4任一权利要求所述的充电电源转换装置，其特征在于，所述中央控制单元(30)检测所述电压电流转换电路(50)输入的电压；

中央控制单元(30)检测所述电压输出接口(40)的输出电压和电流，并控制所述电压输出接口(40)。

6、根据权利要求1至4任一权利要求所述的充电电源转换装置，其特征在于，所述用户接口单元(20)包括，用于输入用户命令的输入键盘(21)、以及用于显示各项工作状态的显示屏(22)。

7、根据权利要求1所述的充电电源转换装置，其特征在于，所述电源输入接口(10)的输入为直流电，范围为2.0到20伏。

8、根据权利要求7所述的充电电源转换装置，其特征在于，所述电源输入接口(10)选择电池盒，或者交流电源适配器输入直流电。

9、根据权利要求1所述的充电电源转换装置，其特征在于，所述电压输出接口(40)输出直流电压的范围为2到24伏特，输出直流电流的范围为0到4安培。

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