CN202634003U

CN202634003U - 一种多源便携式usb电源

Info

Publication number: CN202634003U
Application number: CN2012202494623U
Authority: CN
Inventors: 谢伟; 董会旭; 王婷
Original assignee: 谢伟
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-05-30

Abstract

一种多源便携式USB电源，外壳体上表面设有太阳能电池板，外壳体上设有锂电池控制开关、LED状态指示灯、充电电源输入接口和USB输出接口，外壳体内设有锂电池、干电池电池盒、控制电路板，控制电路板上设有输入切换模块、充电管理电路、放电管理电路、锂电池控制模块，太阳能电池板和充电电源输入接口经输入切换模块与充电管理电路相连接，充电管理电路与LED状态指示灯、放电管理电路、锂电池控制模块相连接，放电管理电路与LED状态指示灯、USB输出接口相连接，锂电池控制模块与锂电池相连接，干电池电池盒与锂电池控制模块、充电管理电路、放电管理电路相连接。本实用新型USB电源能够应用多种场合。

Description

一种多源便携式USB电源

技术领域

本实用新型涉及USB电源，具体讲是一种便于携带、价格低廉、外形时尚小巧的多源便携式USB电源。

背景技术

众所周知，目前的手机、MP3、MP4、平板电脑等带有USB接口的数码产品都向大屏幕、高处理速度方向发展，在可以预见的将来，这种趋势有继续加强的势头。大屏幕、高速化使数码产品的使用更方便，性能得以大幅度提高，但也导致了数码产品的功耗急剧增加，电池不耐用需要经常充电等一系列问题。在没有固定电源、不具备充电的条件下如户外或旅行途中，不能给用电器充电会带来很大的不便。

目前已有的USB电源大都采用单一供电源，如蓄电池或太阳能等，且价格较高。采用蓄电池储能的USB电源其电池容量有限，电量用完后得不到及时补充；而采用太阳能供电的电源，受制于太阳能电池板输出功率有限，如需增加功率则太阳能电池板的尺寸会以倍数增加，不便于携带，另外太阳能还受天气影响很大，输出不稳定，在一定光强以下根本无输出能力，因此无法发挥出太阳能电池的最大性能。

由此可见，现存的USB电源在处理使用、便携性、价格及外形等方面存在诸多缺陷。

发明内容

为了解决现有USB电源存在的诸多问题，最大限度地发挥出USB电源的优点，本实用新型提供一种综合利用了多种电源各自的优点，弥补了单电源供电的缺点，容量大、携带方便、价格低廉、外形时尚小巧的多源便携式USB电源。

为了实现上述目标，本实用新型解决其技术问题采用如下的技术方案：

一种多源便携式USB电源，设有外壳体，其特征在于，外壳体上表面设有太阳能电池板，外壳体上设有锂电池控制开关、LED状态指示灯、充电电源输入接口和USB输出接口，外壳体内设有锂电池、干电池电池盒、控制电路板，控制电路板上设有输入切换模块、充电管理电路、放电管理电路、锂电池控制模块，太阳能电池板和充电电源输入接口经输入切换模块与充电管理电路相连接，充电管理电路与LED状态指示灯、放电管理电路、锂电池控制模块相连接，放电管理电路与LED状态指示灯、USB输出接口相连接，锂电池控制模块与锂电池相连接，干电池电池盒与锂电池控制模块、充电管理电路、放电管理电路相连接。

本实用新型中输入切换模块为一P沟道场效应晶体管。能自动选择输入能力强的电源为充电电路供电。

本实用新型中干电池电池盒内设有微动开关。当干电池电池盒内装入电池后能切断锂电池与电路的连接使放电电路自动切换到干电池供电模式。

本实用新型中充电管理电路采用集成CN3063充电管理芯片，其输出端能直接接到锂电池端为锂电池充电；放电管理电路采用集成CN5136放电管理芯片，其输入端接入锂电池和两节五号电池，输出端与USB输出接口相连。向USB输出接口输出稳定的5V电压为负载供电。

本实用新型可以采用太阳能电池、电脑USB电源、220V交流电作为能量来源通过专用锂电池充电管理芯片为锂电池充电；锂电池和普通干电池通过电池放电芯片输出稳定的5V电压到USB接头为负载供电从而构造出一多源便携式USB电源，外壳体上的USB输入接口实现外部的电脑USB电源、220V交流电的输入；三个LED指示灯，分别对应电池充放电的相应状态；USB输出接口为负载提供稳定的5V直流电。锂电池专用充电管理芯片采用集成芯片CN3063，其输入电压范围为4.4到6V，输入电流范围广，可以充分利用输入电源的输入能力自行调整充电输出电流，最大输出电流到达600mA，典型输出电压4.2V，可通过外部电阻调节输出电压，具有效率高安全性好等优点。电脑的USB电源或220V交流电通过一般的交流适配器输出5V直流电后可通过USB接口线直接连接到外壳体的电源输入接口上，该电源接口和太阳能电池板的输出端通过一P沟道场效应晶体管连接到CN3063的输入端。P沟道场效应管起到开关作用，当外接的220V交流电源或电脑USB的电源输入能力强于太阳能电池板的输入能力时自动切换到220V交流电源或电脑USB供电，而当太阳能电池板的电源输入能力强于220V交流电源或电脑USB时则由太阳能电池板供电，从而实现了充电电源的自动切换。

锂电池和干电池放电采用适合锂电池放电的集成芯片CN5136，芯片的输入电压2.7到6V，典型输出电压5V，通过外部调节电阻最高可输出6V电压，最大输出电流500mA，能满足大部分的电子类产品充电的需要，芯片所需的外围元件少，保证了高效率和高可靠性的使用要求。当锂电池或干电池的电压在CN5136的有效工作电压范围之内时，芯片能稳定地输出所需的电压，当电池的输出电压低于芯片工作电压时，芯片停止工作，无输出电压。芯片工作与否可通过外壳体上的指示灯观测到。锂电池输出线路上有一微动开关安装在干电池电池盒内，当未安放干电池时微动开关闭合电路由锂电池供电，当放入干电池后微动开关断开，电路由干电池供电，因此实现了放电芯片输入电源的自动切换。外壳体上接有锂电池输出线路的控制开关，当USB电源长时间不用时可断开电池与电路的连接防止电池电量的消耗，实现了零功耗待机。

通过以上技术方案设计的多源便携式USB电源不仅充分利用了太阳能电池板的发电、大容量锂电池储能的能力，还综合使用到了电脑USB口和220V交流电在一般情况下、干电池在锂电池电量耗损情况下的紧急供电能力，使该USB电源能够应用多种场合，且兼顾使用方便、效率高、成本低、可靠性高的特点。

附图说明

图1、图3是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的功能模块结构示意图。

具体实施方式

如图所示的多源便携式USB电源，设有外壳体体4，外壳体体4上表面设有太阳能电池板1，外壳体体上设有锂电池控制开关5、LED状态指示灯2、充电电源输入接口6和USB输出接口3，外壳体体内设有锂电池73、干电池电池盒72、控制电路板，锂电池为大容量聚合物锂电池、干电池电池盒为普通五号电池盒，控制电路板上设有输入切换模块75、充电管理电路76、放电管理电路71、锂电池控制模块74，太阳能电池板和充电电源输入接口经输入切换模块与充电管理电路相连接，充电管理电路与LED状态指示灯、放电管理电路、锂电池控制模块相连接，放电管理电路与LED状态指示灯、USB输出接口相连接，锂电池控制模块与锂电池相连接，干电池电池盒与锂电池控制模块、充电管理电路、放电管理电路相连接。

本实用新型进一步改进，输入切换模块为一P沟道场效应晶体管。能自动选择输入能力强的电源为充电电路供电。普通五号电池盒内设有微动开关。当普通五号电池盒内装入电池后能切断锂电池与电路的连接使放电电路自动切换到五号电池供电模式。充电管理电路采用集成CN3063充电管理芯片，其输出端能直接接到锂电池端为锂电池充电；放电管理电路采用集成CN5136放电管理芯片，其输入端接入锂电池和两节五号电池，输出端与USB输出接口相连。向USB输出接口输出稳定的5V电压为负载供电。

如图1、图2所示的多源便携式USB电源，包括外壳体体，内安装有一5V的太阳能电池板，在光强达到一定程度后能输出5V以左右的直流电；外壳体上有三个LED状态指示灯，分别对应大容量锂电池的充电状态和放电电路工作状态；外壳体上还有一USB输出接口，在大容量锂电池或2节五号电池工作在正常电压范围内时USB输出接口上能稳定输出5V直流电供用电器使用；大容量锂电池的控制开关位于外壳体的一侧用以控制锂电池是否接入电路。图3中的充电电源输入接口位于外壳体的另一侧，当使用外部的USB接口电源或经过交流适配器转换过的5V直流电给大容量锂电池充电时，使用一USB接口线将电源连接到充电管理电路的输入口上。

图2中多源便携式USB电源的内部电池及控制电路板中主要包含有放电管理电路，其核心元件是一集成芯片CN5136，当以电池作为电源时该电路实现效果较好。普通电池输入采用两节五号电池，其串联电压高于2.7V时能使放电管理电路正常工作进而输出稳定的5V直流电。大容量锂电池作为电源的主要存储介质，受到锂电池控制模块的控制，锂电池控制模块包括一个装入电池盒内的微动开关SW2及锂电池控制开关，如图2所示。输入切换模块与电源输入接口6相连，太阳能电池板1接在电源输入接口6的IN2上，USB电源或经过转换的交流电接到IN1上，仅当IN2输入时充电管理电路由太阳能电池板供电，当IN1与IN2同时输入时因P沟道场效应管的作用将选择电源输入能力强的输入端作为输入电源为大容量锂电池充电。充电管理电路76的核心部分是充电管理芯片CN3063，其外围电路简单，效率高能充分利用输入电源的供电能力。当大容量锂电池处于充电阶段时LED状态指示灯2中的红色等亮表示充电正在进行，当充电结束后绿色指示灯亮红色等灭，而黄色指示灯在放电管理电路71正常工作时亮起。图2是图3的具体实施电路。

根据输入电源及输出电源的不同，本实用新型有五种不同的工作状态：

状态1：以太阳能电池板1作为充电输入电源，当电池板的输出电源高于4.4V时充电管理电路正常工作，电路为大容量锂电池充电，充电结束后电路转入低功耗模式以减少电路的功耗。

状态2：以电脑USB电源作为充电输入电源，通过一条USB接口线将电源接入到外壳体上的电源输入接口上，充电管理电路正常工作输出稳定的5V电压为大容量锂电池充电，充电结束后电路转入低功耗模式已降低电路功耗。

状态3：以220V交流电为充电来源，交流电经过一般的能输出5V直流电的交流适配器后通过一条USB接口线接入到外壳体上的电源输入接口上，充电管理电路工作为锂电池充电，充电结束后电路转入低功耗模式以降低电路功耗。

状态4：以大容量锂电池作为能量来源为负载供电，当大容量锂电池的输出电压在2.7到4.2V之间时能使输出管理电路正常工作，输出稳定的5V电压到USB输出接口上为负载供电，电路工作时状态指示灯中的黄色LED灯亮起。

状态5：以两节五号电池作为能量来源为负载供电，当电池盒内装入电池后触动锂电池控制模块中的微动开关SW2，将锂电池从电路中断开，放电管理电路完全由五号电池供电为负载提供稳定的5V电压。

本实用新型采用了多种电源作为USB输出接口的供电电源，设计既考虑到了使用的方便性、便携性、高效经济性又考虑到了外形的美观性，兼有外观时尚小巧、成本低、效率高、实用性强等特点，特别适合于带有USB接口的电子产品在旅行途中等不方便充电的场合，在电子产品功耗大增的趋势下必定具有广泛的应用前景。

Claims

1.一种多源便携式USB电源，设有外壳体，其特征在于，外壳体上表面设有太阳能电池板，外壳体上设有锂电池控制开关、LED状态指示灯、充电电源输入接口和USB输出接口，外壳体内设有锂电池、干电池电池盒、控制电路板，控制电路板上设有输入切换模块、充电管理电路、放电管理电路、锂电池控制模块，太阳能电池板和充电电源输入接口经输入切换模块与充电管理电路相连接，充电管理电路与LED状态指示灯、放电管理电路、锂电池控制模块相连接，放电管理电路与LED状态指示灯、USB输出接口相连接，锂电池控制模块与锂电池相连接，干电池电池盒与锂电池控制模块、充电管理电路、放电管理电路相连接。

2.根据权利要求1所述的多源便携式USB电源，其特征在于所述的输入切换模块为一P沟道场效应晶体管。

3.根据权利要求2所述的多源便携式USB电源，其特征在于所述的干电池电池盒内设有微动开关。

4.根据权利要求1或2或3所述的多源便携式USB电源，其特征在于所述的充电管理电路采用集成CN3063充电管理芯片，其输出端能直接接到锂电池端为锂电池充电；放电管理电路采用集成CN5136放电管理芯片，其输入端接入锂电池和两节五号电池，输出端与USB输出接口相连。