CN204316107U - 一种折叠式可换锂电池太阳能移动充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种折叠式可换锂电池太阳能移动充电器，包括太阳能电池、锂电池、可折叠外壳、LED显示灯和PCB电路板，太阳能电池、锂电池和PCB电路板均安装在可折叠外壳内部，LED显示灯安装在可折叠外壳外部，PCB电路板包括控制检测电路、DC-DC升压电路、电子开关切换电路、外接电源、锂电池充电部分、输出电流显示和输出接口，控制检测电路包括太阳能优先电路。本实用新型采用折叠式设计，缩小了产品的尺寸，可换内置的18650锂电池延长了产品的整体寿命，智能快速高效的电子开关切换电路切换太阳能电池和锂电池的输出混合，采用太阳能与移动电源双系统，控制检测电路自动打开和关闭输出，太阳能优先电路提高了太阳能利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种充电器，具体是一种折叠式可换锂电池太阳能移动充电器。
背景技术
太阳能电池的发展始于上世纪五十年代，最初应用于宇宙开发，航空航天等领域。经过近五十年的发展，无论从发展速度，技术成熟性，还是从应用领域来看，太阳能电池都是新能源中的佼佼者。太阳能电池具有许多优点，比如：安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得，不受地域限制，无须消耗燃料，无机械转动部件，故障率低，维护简便，可以无人值守，建站周期短，规模大小随意，无须架输电线路，可以方便地与建筑物相结合等，这些优点都是其它发电方式所不及的太阳能电池作为有潜力的可再生能源，多年来其产量一直以每年10-25％的增长率在增加，目前主要应用领域包括航空航天，军事以及民用消费品等。但是太阳能电池并不是一个理想的电源，其输出特性受光照强度和光线频谱等因素影响，输出电流很不稳定，所以太阳能电池不能直接驱动用电装置，而需要将太阳能电池先存储在蓄电池中，然后通过蓄电池为用电装置供电。因此，亟需一种能够根据太阳能电池的输出电流能力自动调整充电电流，且能够同时使用太阳能和移动电源进行充电的充电器。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种采用太阳能与移动电源双系统且太阳能优先的折叠式可换锂电池太阳能移动充电器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种折叠式可换锂电池太阳能移动充电器，包括太阳能电池、锂电池、可折叠外壳、LED显示灯和PCB电路板，所述太阳能电池、锂电池和PCB电路板均安装在可折叠外壳内部，所述LED显示灯安装在可折叠外壳外部，所述PCB电路板包括控制检测电路、DC-DC升压电路、电子开关切换电路、外接电源、锂电池充电部分、输出电流显示和输出接口，所述控制检测电路包括太阳能优先电路，控制检测电路分别连接升压电路、电子开关切换 电路、锂电池充电部分和输出电流显示，所述太阳能电池输出端分别连接锂电池充电部分输入端和稳压电路输入端，稳压电路输入端通过电子开关切换电路连接输出接口，所述锂电池充电部分输入端还连接外接电源，锂电池充电部分输出端依次通过锂电池、DC-DC升压电路和电子开关切换电路连接输出接口。
作为本实用新型进一步的方案：所述电子开关切换电路中，太阳能电池经稳压电路后输出的电压信号SOUT端分别连接稳压二极管D2、MOS管Q9的1脚和排阻R43，所述稳压二极管D2另一端分别连接MOS管Q9的2脚、排阻R42、输出接口、排阻R48、稳压二极管D1和MOS管Q10的2脚，所述排阻R42的另一端分别连接MOS管Q9的3脚和三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过排阻R34连接运算放大器U9-A的1脚，运算放大器U9-A的3脚分别连接排阻R43另一端和排阻R46，排阻R46另一端接地；
锂电池经DC-DC升压电路后输出的电压信号LOUT端分别连接稳压二极管D1另一端、MOS管Q10的1脚和排阻R45，所述排阻R48另一端分别连接MOS管Q10的3脚和三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极通过排阻R47连接运算放大器U9-B的7脚，运算放大器U9-B的6脚分别连接排阻R44、排阻R70和运算放大器U9-A的2脚，排阻R70另一端接地，排阻R44另一端连接输出接口，所述运算放大器U9-B的5脚分别连接排阻R45另一端和排阻R71，所述排阻R71另一端接地。
作为本实用新型进一步的方案：所述太阳能优先电路中太阳能电池的正极分别连接三极管Q12的发射极和排阻R67，所述三极管Q12的集电极连接锂电池的正极，所述三极管Q12的基极通过排阻R50分别连接排阻R67另一端、MOS管Q15的2脚和三极管Q16的集电极，所述MOS管Q15的1脚接地，MOS管Q15的3脚分别连接排阻R31和MOS管Q4的2脚，所述排阻R31另一端连接输出接口，所述MOS管Q4的1脚接地，MOS管Q4的3脚连接充电器的开关信号EN，所述三极管Q16的发射极接地，三极管Q16的基极通过排阻R59连接运算放大器U2-C的8脚，运算放大器U2-C的9脚连接充电器的基准电压源正极REF，所述运算放大器U2-C的10脚分别连接排阻R54和排阻R55，所述排 阻R54另一端接地，排阻R55另一端连接太阳能电池的正极。
作为本实用新型进一步的方案：所述太阳能电池有两个。
作为本实用新型进一步的方案：所述锂电池采用可换内置的18650锂电池。
作为本实用新型再进一步的方案：所述输出电流显示通过LED灯进行四档输出显示。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用折叠式设计，缩小了产品的尺寸，采用可换内置的18650锂电池，延长了产品的整体寿命，保证更换新电池时产品的性能不会下降，还可以扩大电池容量；采用智能快速高效的电子开关切换电路切换太阳能电池和锂电池的输出混合，使输出不会有中断，而且切换的损失小；采用太阳能与移动电源双系统，两个可以混合使用，也可以单独使用；采用控制检测电路，自动打开和关闭输出，待机电流低至50uA；采用太阳能优先电路，尽可能使用太阳能电池，提高太阳能利用率。
附图说明
图1为本实用新型中PCB电路板的结构示意框图。
图2为本实用新型中电子开关切换电路连接图之一。
图3为本实用新型中电子开关切换电路连接图之二。
图4为本实用新型中太阳能优先电路连接图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种折叠式可换锂电池太阳能移动充电器，包括太阳能电池、锂电池、可折叠外壳、LED显示灯和PCB电路板，所述太阳能电池有两个，所述太阳能电池、锂电池和PCB电路板均安装在可折叠外壳内部，所述LED显示灯安装在可折叠外壳外部，所述PCB电路板包括控制检测电路、DC-DC升压电路、电子开关切换电路、外接电源、锂电池充电部分、输出电流显示和输出接口，所述控制检测电路包括太阳能优先电路，控制检测电路分别连接升压电路、电子开关切换电路、锂电池充电部分和输出电流显示，所述太阳能电池输出端分别连接锂电池充电部分输入端和稳压电路输入端，稳压电路输入端 通过电子开关切换电路连接输出接口，所述锂电池充电部分输入端还连接外接电源，锂电池充电部分输出端依次通过锂电池、DC-DC升压电路和电子开关切换电路连接输出接口，所述锂电池采用可换内置的18650锂电池，延长了产品的整体寿命，避免锂电池老化后，更换新电池，保证产品的性能不会下降，可以扩大电池容量和备用，所述输出电流显示通过LED灯进行四档输出显示。
请参阅图2-3，所述电子开关切换电路中，太阳能电池经稳压电路后输出的电压信号SOUT端分别连接稳压二极管D2、MOS管Q9的1脚和排阻R43，所述稳压二极管D2另一端分别连接MOS管Q9的2脚、排阻R42、输出接口、排阻R48、稳压二极管D1和MOS管Q10的2脚，所述排阻R42的另一端分别连接MOS管Q9的3脚和三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过排阻R34连接运算放大器U9-A的1脚，运算放大器U9-A的3脚分别连接排阻R43另一端和排阻R46，排阻R46另一端接地；
锂电池经DC-DC升压电路后输出的电压信号LOUT端分别连接稳压二极管D1另一端、MOS管Q10的1脚和排阻R45，所述排阻R48另一端分别连接MOS管Q10的3脚和三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极通过排阻R47连接运算放大器U9-B的7脚，运算放大器U9-B的6脚分别连接排阻R44、排阻R70和运算放大器U9-A的2脚，排阻R70另一端接地，排阻R44另一端连接输出接口，所述运算放大器U9-B的5脚分别连接排阻R45另一端和排阻R71，所述排阻R71另一端接地。
运算放大器作为电压比较器使用，利用MOS管的低电阻特性，三极管Q6/MOS管Q10和三极管Q5/MOS管Q9组成快速低压差的电子开关，二极管D1和二极管D2在充电器关机时检测电路的用电需求；
当有负载接入充电器开机后，比较器U9-A和比较器U9-B上电工作，当太阳能电池有电流通过二极管D2输出时，SOUT端与输出接口之间有0.3V的压降，比较器U9-A的3脚电压比2脚电压高0.15V，比较器U9-A的1脚输出高电平，高电平把三极管Q5和MOS管Q9组成的电子开关导通，使SOUT端的电压通过MOS管Q9到输出接口上去， 而MOS管Q9导通后的压降为0.08V/1A，因此太阳能电池输出到负载的过程中电压损失很小，提升了充电器的使用效率；当太阳能电池输出电流不能满足负载的需求时，输出接口的电压会下降，当输出接口的电压低于LOUT端的电压时，比较器U9-B的5脚电压比6脚电压高，比较器U9-B的7脚输出高电平，高电平把三极管Q6和MOS管Q10组成的电子开关导通，使LOUT端的电压通过MOS管Q9到输出接口上去维持需要输出的电压，则太阳能电池与锂电池合并输出到负载；
当没有太阳能时，LOUT端的电流通过二极管D1输出，LOUT端与输出接口有0.3V的压降，比较器U9-B的5脚电压比6脚电压高0.15V，比较器U9-B的7脚输出高电平，高电平把三极管Q6和MOS管Q10组成的电子开关导通，使LOUT端的电压通过MOS管Q10到输出接口上，而MOS管Q10导通后的压降为0.08V/1A，因此内部锂电池经过DC-DC升压电路输出到负载的过程中电压损失很小，提升了充电器的使用效率。
在充电器中只有太阳能电池，没有内置锂电池时，电子开关切换电路具有反向电流保护作用，由于未内置锂电池，DC-DC升压电路输出的电压为0V，比较器U9-B的6脚电压高于5脚电压，比较器U9-B的7脚输出低电平，三极管Q6和MOS管Q10也是截止的，因此输出端接口电压不能通过二极管D1和MOS管Q10流到LOUT端去，这样保证电流只能单向流动，保护电路，提高效率；同样在充电器中只有锂电池，没有太阳能电池时，输出端接口的电压也不能通过二极管D2和MOS管Q9流向SOUT端。
请参阅图4，所述太阳能优先电路中太阳能电池的正极分别连接三极管Q12的发射极和排阻R67，所述三极管Q12的集电极连接锂电池的正极，所述三极管Q12的基极通过排阻R50分别连接排阻R67另一端、MOS管Q15的2脚和三极管Q16的集电极，所述MOS管Q15的1脚接地，MOS管Q15的3脚分别连接排阻R31和MOS管Q4的2脚，所述排阻R31另一端连接输出接口，所述MOS管Q4的1脚接地，MOS管Q4的3脚连接充电器的开关信号EN，所述三极管Q16的发射极接地，三极管Q16的基极通过排阻R59连接运算放大器U2-C的8脚，运算放大器U2-C的9脚连接充电器的基准电压源正极REF，所述运算放大器U2-C的10脚分别连接排阻R54和排阻R55，所述排阻R54另一端接地， 排阻R55另一端连接太阳能电池的正极。
运算放大器U2-C、排阻R55和排阻R54构成比较器，三极管Q16、三极管Q12、MOS管Q15和MOS管Q4构成电子开关，分别由比较器输出和充电器的开关信号EN控制，两者是或门关系。
在充电器关闭的时候，充电器的开关信号EN是低电平，MOS管Q15和三极管Q12导通，同时运算放大器U2-C没有上电，输出低电平给三极管Q16，三极管Q16是载止的，因此太阳能电池通过三极管Q12到内部充电电路去，给锂电池充电；当充电器打开后，充电器的开关信号EN控制MOS管Q4把MOS管Q15载止，同时比较器U2-C上电开始工作，根据太阳能电池输出的特性，太阳能电池的功率跟太阳光成比例，当负载需求的电流较大并超过了额定功率时，太阳能电池电压就会随着电流增大而下降，当太阳能电池电压低于设定值时，比较器U2-C的8脚输出低电平，优先太阳能电池的电流都直接给负载充电，等负载需求的电流小了，太阳能的电压升高到设定值时，比较器U2-C的10脚电压大于9脚电压，比较器U2-C的8脚输出高电平把三极管Q16和三极管Q12导通，太阳能电池分流成两路，一路给负载充电，一路给锂电池充电，提高了太阳能的利用率。
太阳能对内部锂电池充电时，把锂电池装入充电器中，将充电器展开放在太阳光下，当充电器输出接口上没有插入负载时，红色LED显示灯亮，表示太阳能电池对内部锂电池充电中；当内部锂电池充满后，红色LED显示灭，绿色LED显示亮，表示内部锂电池已充满；当充电器输出接口上插入负载后，控制检测电路检测到负载，打开DC-DC升压电路，输出端口对负载进行充电，蓝色电流指示LED显示灯亮；根椐输出的电流大小，点亮相对应的LED灯；如负载需要的电流较大，当太阳能电池输出的电流不能满足时，控制检测电路检测到到太阳能电池的输出电压小于内部锂电池经过DC-DC升压电路后的输出电压，电子开关切换电路将DC-DC升压电路的输出电压和太阳能电池输出电压合并后一起对负载充电，大大提高负载充电的速度，节省充电时间，避免因太阳光不稳定造成充电电流偏小。
当负载需要的电流较小或负载快充满电，太阳能电池的输出电池超过5.1V时，电子开 关切换电路启动内部的充电电路，对内部的锂电池进行充电，尽可能提高太阳光的利用率；当充电器没有内部锂电池时，充电器能当一个标准的太阳能电池对负载充电，当没有太阳光，充电器内部装上锂电池，当成移动电源使用可使用，用内部的锂电池对负载充电。
本实用新型采用折叠式设计，缩小了产品的尺寸，采用可换内置的18650锂电池，延长了产品的整体寿命，保证更换新电池时产品的性能不会下降，还可以扩大电池容量；采用智能快速高效的电子开关切换电路切换太阳能电池和锂电池的输出混合，使输出不会有中断，而且切换的损失小；采用太阳能与移动电源双系统，两个可以混合使用，也可以单独使用；采用控制检测电路，自动打开和关闭输出，待机电流低至50uA；采用太阳能优先电路，尽可能使用太阳能电池，提高太阳能利用率。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种折叠式可换锂电池太阳能移动充电器，包括太阳能电池、锂电池、可折叠外壳、LED显示灯和PCB电路板，其特征在于，所述太阳能电池、锂电池和PCB电路板均安装在可折叠外壳内部，所述LED显示灯安装在可折叠外壳外部，所述PCB电路板包括控制检测电路、DC-DC升压电路、电子开关切换电路、外接电源、锂电池充电部分、输出电流显示和输出接口，所述控制检测电路包括太阳能优先电路，控制检测电路分别连接升压电路、电子开关切换电路、锂电池充电部分和输出电流显示，所述太阳能电池输出端分别连接锂电池充电部分输入端和稳压电路输入端，稳压电路输入端通过电子开关切换电路连接输出接口，所述锂电池充电部分输入端还连接外接电源，锂电池充电部分输出端依次通过锂电池、DC-DC升压电路和电子开关切换电路连接输出接口。
2.根据权利要求1所述的折叠式可换锂电池太阳能移动充电器，其特征在于，所述电子开关切换电路中，太阳能电池经稳压电路后输出的电压信号SOUT端分别连接稳压二极管D2、MOS管Q9的1脚和排阻R43，所述稳压二极管D2另一端分别连接MOS管Q9的2脚、排阻R42、输出接口、排阻R48、稳压二极管D1和MOS管Q10的2脚，所述排阻R42的另一端分别连接MOS管Q9的3脚和三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极通过排阻R34连接运算放大器U9-A的1脚，运算放大器U9-A的3脚分别连接排阻R43另一端和排阻R46，排阻R46另一端接地；
锂电池经DC-DC升压电路后输出的电压信号LOUT端分别连接稳压二极管D1另一端、MOS管Q10的1脚和排阻R45，所述排阻R48另一端分别连接MOS管Q10的3脚和三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极通过排阻R47连接运算放大器U9-B的7脚，运算放大器U9-B的6脚分别连接排阻R44、排阻R70和运算放大器U9-A的2脚，排阻R70另一端接地，排阻R44另一端连接输出接口，所述运算放大器U9-B的5脚分别连接排阻R45另一端和排阻R71，所述排阻R71另一端接地。
3.根据权利要求1所述的折叠式可换锂电池太阳能移动充电器，其特征在于，所述太阳能优先电路中太阳能电池的正极分别连接三极管Q12的发射极和排阻R67，所述三极管Q12的集电极连接锂电池的正极，所述三极管Q12的基极通过排阻R50分别连接排阻R67另一端、MOS管Q15的2脚和三极管Q16的集电极，所述MOS管Q15的1脚接地，MOS管Q15的3脚分别连接排阻R31和MOS管Q4的2脚，所述排阻R31另一端连接输出接口，所述MOS管Q4的1脚接地，MOS管Q4的3脚连接充电器的开关信号EN，所述三极管Q16的发射极接地，三极管Q16的基极通过排阻R59连接运算放大器U2-C的8脚，运算放大器U2-C的9脚连接充电器的基准电压源正极REF，所述运算放大器U2-C的10脚分别连接排阻R54和排阻R55，所述排阻R54另一端接地，排阻R55另一端连接太阳能电池的正极。
4.根据权利要求1所述的折叠式可换锂电池太阳能移动充电器，其特征在于，所述太阳能电池有两个。
5.根据权利要求1所述的折叠式可换锂电池太阳能移动充电器，其特征在于，所述锂电池采用可换内置的18650锂电池。
6.根据权利要求1所述的折叠式可换锂电池太阳能移动充电器，其特征在于，所述输出电流显示通过LED灯进行四档输出显示。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150506 Termination date: 20151015 |
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