CN203135515U - 一种便携式太阳能路由器 - Google Patents

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袁丛清
朱余浩
黄洪波
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本实用新型提供了一种便携式太阳能路由器,包括为3G路由器供电的蓄电池、蓄电池充电电路,CPU系统、3G模块和WiFi模块;还包括设置在3G路由器外壳外表面的太阳能电池、所述的蓄电池充电电路中包括利用太阳能电池为蓄电池充电的太阳能充电电路和充电管理电路。本实用新型设计了一种新的3G路由器,它可以实现自体太阳能充电和外部充电两种充电方式。太阳能充电随时随地,不受室内、室外光线的影响;外部充电在有充电场所的地方可以实现设备的快速充电。

Description

一种便携式太阳能路由器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及路由器的供电装置领域,特别涉及一种采用太阳能电池和市电两种方式为蓄电池充电的便携式太阳能路由器。
背景技术
[0002] 便携式路由器是一种带3G功能的WiFi设备,它具有轻巧便于携带、随时随地灵活组网等功能特点,是商务人士出差、旅行的必备品。便携式设备有一个共同的特点,就是需要给电池充电。由于电池大小受设备自身体积的限制,电池容量都不能做到很大。一般电池容量为1500mA/h的3G路由器跑全业务可用4小时,待机时间不超过10小时。给设备充电一般都需要一个固定的场所,而太阳能充电就不需要受到这种约束。
[0003] 太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源,太阳能发电是目前非常受欢迎的新技术。太阳能电池目前有单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅薄膜电池。单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好,但是成本较高;非晶硅薄膜太阳电池则具有生产效率高,成本低廉,但是转换效率较低,而且效率衰减得比较快;多晶硅太阳能电池则具有稳定的转换的效率,而且性能价格比最高。用多晶硅太阳能电池给便携式路由器充电是最合适的。
[0004] 用太阳能充电的缺点是太阳能面板体积很大,并且发电量受到阳光的限制。太阳能面板(或电池)由一个或多个串、并联的太阳能单元组成。一个太阳能单元产生0.7V的电压,而且这个电压受到光强和照射角度的影响。便携式路由器受体积限制,太阳能单元面积不可能大,因此太阳能的充电效率是至关重要的。
[0005] 作为路由器由于体积小,其外表面面积有限,目前,如果把整个路由器的外壳外表面都贴上太阳能电池板,也不能产生有效的供路由器所使用的蓄电池(可充电电池)充电的电流,因此,目前还没有采用在路由器外壳外表面安装太阳能电池板供电蓄电池充电的太阳能路由器。
实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的是提供一种在路由器外壳外表面安装太阳能电池板供电蓄电池充电的便携式太阳能路由器。
[0007] 本实用新型的技术方案是:一种便携式太阳能路由器,包括为路由器供电的蓄电池、蓄电池充电电路,CPU系统、3G模块和WiFi模块;还包括设置在路由器外壳外表面的太阳能电池、所述的蓄电池充电电路中包括利用太阳能电池为蓄电池充电的太阳能充电电路和充电管理电路;所述的太阳能充电电路与所述的太阳能电池相连,包括太阳能微小能量拾取电路,所述的太阳能微小能量拾取电路的输入端与所述的太阳能电池相连,输出端产生5V的直流电压与所述的充电管理电路相连,所述的充电管理电路接收到5V直流电压与所述的蓄电池相连为蓄电池充电。
[0008] 进一步的,上述的便携式太阳能路由器中:所述的太阳能微小能量拾取电路包括型号为BQ25504的升压转换器;[0009] 所述的升压转换器)的Vin_dc端接太阳能电池的输出端,在Vin_dc端与太阳能电池的输出端的连线与地之间设置有输入电池Cl ;
[0010] 在Vin_dc端与地之间还设置有串连的分压电阻Rl和分压电阻R2 ;分压电阻Rl和分压电阻R2之间接升压转换器的Voc_samp端;升压转换器的Vref_samp通过电容C3接地;
[0011] 在升压转换器的Vin_dc端与Lbst端连接有升压转换电感;
[0012] 在升压转换器的Vbat端接暂存锂电池;
[0013] 在升压转换器的5V输出端通过输出电容C2接地。
[0014] 进一步的,上述的便携式太阳能路由器中:所述的充电管理电路包括型号为BQ24166的充电管理芯片,所述的充电管理芯片的一个输入端USB接所述的太阳能微小能量拾取电路的升压转换器的5V输出端,其输出端SW接降压电感LB,降压电感LB通过滤波电容C4接地,产生4.2V直流输出;
[0015] 所述的4.2V直流输出接入充电管理芯片内,从BAT引脚输出接为3G路由器供电的蓄电池。
[0016] 进一步的,上述的便携式太阳能路由器中:所述的充电管理芯片另一个输入端IN接市电充电器的输出。
[0017] 进一步的,上述的便携式太阳能路由器中:所述的4.2V直流输出通过DC/DC转换器产生 3.3V、2.5VUV 与 4.2V。
[0018] 进一步 的,上述的便携式太阳能路由器中:所述的CPU系统型号为RTL8196D的SOC芯片和与其连接的DDRl、Flash。
[0019] 进一步的,上述的便携式太阳能路由器中:所述的WiFi模块包括型号为RTL8188ER的WiFi芯片、内置的2.4G WiFi天线,所述的WiFi芯片通过PCIE接口与CPU系统连接。
[0020] 进一步的,上述的便携式太阳能路由器中:所述的3G模块包括型号为QSC6085的3G芯片与CPU系统通过USB总线相连,SM卡由所述的3G模块控制,3G天线内置。
[0021] 本实用新型设计了一种新的3G路由器,它可以实现自体太阳能充电和外部充电两种充电方式。太阳能充电随时随地,不受室内、室外光线的影响;外部充电在有充电场所的地方可以实现设备的快速充电。
[0022] 太阳能充电电路转换效率高80%,启动工作电压低至310mW;启动工作后,拾取太阳能量u瓦级仍能正常工作。
[0023] 本实用新型设计的3G路由器具有高度集成化:将太阳能充电和3G路由器集成于一体,单板PCB集成了太阳能充电电路、3G和WiFi系统电路。体积只有手掌大小,做到轻便、便于携带。
[0024] 下面结合具体实施例对本实用新型作较为详细的描述。
附图说明
[0025] 图1是本实用新型路由器整机示意图。
[0026] 图2是本实用新型路由器系统电路功能框图。
[0027] 图3是本实用新型路由器太阳能微小能量拾取电路原理图。[0028] 图4是本实用新型路由器太阳能电源充电管理电路原理图。
[0029] 图5是本实用新型路由器主系统电路框图。
具体实施方式
[0030] 实施例1,如图1所示是本实施例的路由器整机示意图。太阳能面板I镶嵌在外壳体表面,整机对外提供SM卡接口 2、RJ45以太网接口 5、微型USB接口 4另外在外壳上还设置有电源开关按键3。
[0031] 本实施例中:
[0032] 太阳能面板1:进行光电转换,给系统提供能量。
[0033] SM卡接口 2:用户插入 SM 卡或 UM 卡,通过 3G WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 网
络高速上网。
[0034] RJ45以太网接口 5:提供有线接入网络,通过软件可配置成WAN 口或LAN 口。
[0035] USB接口 4:电源接口,接一根USB转接线,可实现笔记本或电源适配器对设备供电。
[0036] 电源开关按键3设备 电源开关,切断或开启内部电池输出供电给系统。开关不影响太阳能充电。
[0037] 如图2所示是本实施例的系统电路功能图,该系统电路由三个模块和控制开关组成。模块I实现太阳能充电;模块2实现外部电源和太阳能充电的电源管理;模块3实现WiFi和3G系统功能。
[0038] 本实施例中,模块I主要由太阳能电池、升压充电电路和储存电能元件锂电池构成。所设计太阳能电池面板大小为10cm*6cm,由4片电池单体串、并连而成。每个电池单体产生直流电压约0.5V,电流20mA〜25mA/cm2,整个太阳能电池可提供约60mW的功率能量。如图1所示。
[0039] 所设计的升压充电电路具有极低静态电流和超过80%的高转换效率,330mV冷启动电压使在低光强度下充电电路也能启动工作。图3是太阳能充电模块主要电路。Ul是升压转换器IC BQ25504。
[0040] Lbst是升压转换电感,Cl、C2是输入、输出电容。Ul BQ25504具有最大功率点跟踪MPPT技术,优化从太阳能收集的能量。通过设置电阻Rl、R2的比值,可以设置最佳功率采集点。对太阳能电池,通过试验测试最佳点为80%,即是设置参考电压Vref是太阳能电池开路电压Vocv的80%。电容C3是起保持Vref的作用,BQ25504每隔16s对取样参考电压Vref进行更新。
[0041] Ul BQ25504 Pin脚Vbat连接储能元件锂电池,该锂电磁是一种暂存能量的锂电磁称为暂存锂电磁,脚Vstor输出接负载。它们之间通过FET管连接。通过设置、监测欠压和过压值,可以实现保护锂电池的过冲和过放。暂存锂电池采用锂聚合物材料,可以做到任意形状和降低成本,容量为600mAH。
[0042] 电源充电管理电路如图4所示,它的目的是实现自体太阳能充电和外部电源充电两种充电方式的智能管理。当不外接电源时,一直就是太阳能充电。当外接电源时,在太阳能充电储能继续的同时,外接电源也能给电池充电,同时还能直接给系统供电。如图4所示,芯片U2 BQ24166有双通道输入,分别接太阳能模块输出和USB电源。太阳能模块输出电流限制在IOOmA内,USB电源电流限制在IA内。设置U2在同时有双输入电源时,优选用脚IN输入。Lb是降压电感,锂离子电池输出4.2V电压,容量为1600mAH。
[0043] 电源控制开关是软开关,由两个D触发器组成的电路形成电源控制信号,实现电池对系统供电的切断和开启控制。
[0044] WiF1、X 功能系统:
[0045] 为使系统更省电、更集成小型化,系统硬件选用转换效率更高的电源1C、系统级SoC单芯片来完成。3G、WiFi功能系统主要电路框架如图5所示。
[0046] 充电电池通过控制开关给系统供电,4.2V经过DC/DC转换器变成3.3V、2.5V和IV ;同时4.2V直接给3G模块供电。
[0047] SoC芯片RTL8196D与Flash、DDRl组成一个小CPU系统,实现数据的管理、控制功能。RTL8188ER是WiFi芯片,它可以实现llb/g/n最高150Mbps的速率;通过PCIE接口与CPU RTL8196D 连接。2.4G WiFi 天线内置。
[0048] RTL8196D内部集成百兆PHY功能,外接变压器、RJ45可实现10M/100M有线传输速率。RTL8196D符合EEE标准,具有以太网唤醒功能,这使它有更低的功耗。
[0049] 3G模块与 RTL8196D的模块接口是PCIE接口,实际走线是USB总线。切换不同制式的3G模块可以使它在不同的3G网络中使用,SIM卡由3G模块控制。3G天线也是内置的。
[0050] 本实用新型设计了一种新的3G路由器,它有三个创新点:
[0051] 它可以实现自体太阳能充电和外部充电两种充电方式。太阳能充电随时随地,不受室内、室外光线的影响;外部充电在有充电场所的地方可以实现设备的快速充电。
[0052] 太阳能充电电路转换效率高达80%以上,启动工作电压低至310mW ;启动工作后,拾取太阳能电压低至SOmV仍能正常工作。
[0053] 将太阳能充电和3G路由器集成于一体,集成了太阳能充电、3G、WiFi和有线以太网功能,体积只有手掌大小,也称“ 口袋”太阳能3G路由器。
[0054] 本实施例设计了一种新的便携式3G路由器,它可以实现自体太阳能充电和外部充电两种充电方式。太阳能充电随时随地,不受室内、室外光线的影响;外部充电在有充电场所的地方可以实现设备的快速充电。所设计的太阳能充电电路具有极高的转换效率和弱光下的启动工作能力。设计的便携式3G路由器将太阳能充电和3G路由器集成于一体,集成了太阳能充电、3G、WiFi和有线以太网功能,体积只有手掌大小,创造了一种新的产品形态。

Claims (8)

1.一种便携式太阳能路由器,包括为路由器供电的蓄电池、蓄电池充电电路,CPU系统、3G模块和WiFi模块;其特征在于:还包括设置在路由器外壳外表面的太阳能电池、所述的蓄电池充电电路中包括利用太阳能电池为蓄电池充电的太阳能充电电路和充电管理电路;所述的太阳能充电电路与所述的太阳能电池相连,包括太阳能微小能量拾取电路,所述的太阳能微小能量拾取电路的输入端与所述的太阳能电池相连,输出端产生5V的直流电压与所述的充电管理电路相连,所述的充电管理电路接收到5V直流电压与所述的蓄电池相连为蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述的便携式太阳能路由器,其特征在于:所述的太阳能微小能量拾取电路包括型号为BQ25504的升压转换器(Ul); 所述的升压转换器(Ul)的Vin_dc端接太阳能电池的输出端,在Vin_dc端与太阳能电池的输出端的连线与地之间设置有输入电池Cl ; 在Vin_dc端与地之间还设置有串连的分压电阻Rl和分压电阻R2 ;分压电阻Rl和分压电阻R2之间接升压转换器(Ul)的Voc_samp端;升压转换器(Ul)的Vref_samp通过电容C3接地; 在升压转换器(Ul)的Vin_dc端与Lbst端连接有升压转换电感; 在升压转换器(Ul)的Vbat端接暂存锂电池; 在升压转换器(Ul)的5V输出端通过输出电容C2接地。
3.根据权利要求1所述的便携式太阳能路由器,其特征在于:所述的充电管理电路包括型号为BQ24166的充电管理芯片(U2),所述的充电管理芯片(U2)的一个输入端USB接所述的太阳能微小能量拾取电路的升压转换器(Ul)的5V输出端,其输出端SW接降压电感LB,降压电感LB通过滤波电容C4接地,产生4.2V直流输出; 所述的4.2V直流输出接·入充电管理芯片(U2)内,从BAT引脚输出接为3G路由器供电的蓄电池。
4.根据权利要求3所述的便携式太阳能路由器,其特征在于:所述的充电管理芯片(U2)另一个输入端IN接市电充电器的输出。
5.根据权利要求3所述的便携式太阳能路由器,其特征在于:所述的4.2V直流输出通过 DC/DC 转换器产生 3.3V、2.5V、IV 与 4.2V。
6.根据权利要求1至5中任一所述的便携式太阳能路由器,其特征在于:所述的CPU系统型号为RTL8196D的SOC芯片和与其连接的DDRl、Flash。
7.根据权利要求6所述的便携式太阳能路由器,其特征在于:所述的WiFi模块包括型号为RTL8188ER的WiFi芯片、内置的2.4G WiFi天线,所述的WiFi芯片通过PCIE接口与CPU系统连接。
8.根据权利要求6所述的便携式太阳能路由器,其特征在于:所述的3G模块包括型号为QSC6085的3G芯片与CPU系统通过USB总线相连,SM卡由所述的3G模块控制,3G天线内置。
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