CN205304351U - 一种多功能充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能充电器，包括：单片机；将输入的市电转换为直流电的AC/DC转换电路；接收单片机的指令对AC/DC转换电路输出的直流电进行调压调流的调压调流模块；实时动态检测调压调流模块所输出直流电的电压电流参数、并将电压电流参数提供给单片机的电流检测电路；连接用电设备的USB输出接口Ⅰ；连接用电设备的外接充电模块；将电流检测电路输出的工作电源经USB输出接口Ⅰ或外接充电模块输出给用电设备的转换电路。本实用新型可以输出与不同用电设备最佳匹配的电压电流，同时适用于不同接口与类型的电池。

Description

一种多功能充电器

技术领域

本实用新型涉及一种多功能充电器。

背景技术

信息科技突飞猛进，各类用电设备与各种手机的性能也愈来愈高，对提供电源的电池要求也越来越高。传统的用电设备原厂配备的USB（通用串行总线）充电器的输出电压与电流是固定的，不同的用电设备要配备不同的充电器，造成资源浪费；统一制式的USB插座与计算机主机上面的USB接口，输出电压与电流同样不可能适用于所有的用电设备，或者充电电压、电流过大或者充电电压、电流过小。

这些传统USB充电设备，在使用中存在下列缺陷：

1.计算机主机上面的USB接口，输出电压5V电流500mA，对要求输入电流大于500mA的用电设备充电会造成延长充电时间，但又不可能为了充电而不关闭计算机，在电池未能充满的情况下断电，影响了电池使用寿命。

2.传统USB充电适配器的输出电压电流一般为5V、1000mA，在国标范围内，但只能最优使用于要求输入电流1000mA的用电设备，对于要求输入电流小于1000mA的用电设备，则会造成电池过充，发热量大而缩短电池寿命等其它意外情况。

3.对于目前大量使用的平板电脑，输入电压普遍在5V至12V，输入电流普遍在1A-2.5A，这就造成传统输出5V-1A/2A的USB充电适配器无法使用，只能额外购买专用的充电适配器。

4.对于普通充电电池与相机等便携设备来讲，充电的电压范围从1.25V至更高电压不等，且充电接口不同，传统USB充电设备无法进行充电，必须配备专用充电器，造成了充电设备的重复购买，形成了浪费。

5.现如今家庭中的便携用电设备越来越多，一对一的充电模式造成了资源的大量浪费与收纳不便，特别是在出差或者旅游途中，这种现象更加严重。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种多功能充电器，该充电器可以输出与不同用电设备最佳匹配的电压电流，同时适用于不同接口与类型的电池。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种多功能充电器，其特征在于：包括：

单片机；

将输入的市电转换为直流电的AC/DC转换电路；

接收单片机的指令对AC/DC转换电路输出的直流电进行调压调流的调压调流模块；

实时动态检测调压调流模块所输出直流电的电压电流参数、并将电压电流参数提供给单片机的电流检测电路；

连接用电设备的USB输出接口Ⅰ；

连接用电设备的外接充电模块；

将电流检测电路输出的工作电源经USB输出接口Ⅰ或外接充电模块输出给用电设备的转换电路。

所述转换电路采用开关集成电路；开关集成电路接收电流检测电路输出的工作电源，向单片机提供在用电设备接入USB输出接口Ⅰ或外接充电模块时产生的电参数，接收单片机发送的切换指令并将电流检测电路输出的工作电源经USB输出接口Ⅰ或外接充电模块输出给用电设备。

所述转换电路包括手动控制的机械开关Ⅰ和机械开关Ⅱ；所述机械开关Ⅰ的一端和机械开关Ⅱ的一端分别连接到电流检测电路的输出端，机械开关Ⅰ的另一端连接USB输出接口Ⅰ，机械开关Ⅱ的另一端连接外接充电模块。

所述AC/DC转换电路还将转换的直流电输出至稳压电路，稳压电路通过USB输出接口Ⅱ输出工作电源。

所述USB输出接口Ⅱ采用A型USB标准母口接口。

所述稳压电路为一个或一个以上，USB输出接口Ⅱ为一个或一个以上；每个稳压电路的输入端连接到AC/DC转换电路的直流输出端，每个稳压电路的输出端连接到一个USB输出接口Ⅱ。

外接充电模块为一个或一个以上。

外接充电模块为初始输出电压为1.25V、初始输出电流为0.3A、输出电压范围为1.25V-12V、输出电流范围为0.3A-2.5A的充电模块。

USB输出接口Ⅰ为一个或一个以上；USB输出接口Ⅰ采用A型USB标准母口接口；USB输出接口Ⅰ为初始输出电压为1.25V、初始输出电流为0.3A、输出电压范围为1.25V-12V、输出电流范围为0.3A-2.5A的USB输出接口。

单片机还与工作状态显示屏连接；所述工作状态显示屏为一个或一个以上，采用液晶显示屏或灯珠阵列显示屏。

相对于现有技术，本实用新型提高了充电器设备的产品使用范围，适用于MP3、电子书、学习机、手机、平板电脑、掌上游戏机等的用电需求。本实用新型通过调压调流模块、单片机和电流检测电路共同联动调节USB输出接口Ⅰ输出与不同用电设备最佳匹配的电压和电流，还可以通过外接充电模块为不同接口和类型的电池(如普通充电电池、相机电池)进行充电；此外，通过与AC/DC转换电路连接的稳压电路，为USB输出接口Ⅱ输出恒定的工作电源，用电设备所需电源若与稳压电路通过USB输出接口Ⅱ输出的工作电源参数相同，可直接连接到USB输出接口Ⅱ上，不同时则连接到USB输出接口Ⅰ上，提高了供电效率。本实用新型不必要购买多余的充电器，降低了采购成本，减少了浪费；提高了充电器的使用范围，实现一器多用，生活中更加便利；出差或旅游只需要携带一个充电器即可满足不同用电设备的需求。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

图3为本实用新型的转换开关的电路原理图之一。

图4为本实用新型的转换开关的电路原理图之二。

其中，1-AC/DC转换电路；2-调压调流模块；3-单片机；4-USB输出接口Ⅰ；5-工作状态显示屏；6-电流检测电路；7-电流检测输入线路；8-电压控制指令输出线路；9-电流控制指令输出线路；10-稳压电路；11-USB输出接口Ⅱ；12-直流电路；13-外接充电模块；14-转换电路；15-转换电路控制线路；16-转换识别线路；17-单片机供电线路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1-2所示，本实施例的一种多功能充电器，包括AC/DC转换电路1、调压调流模块2、单片机3、USB输出接口Ⅰ4、工作状态显示屏5、电流检测电路6、电流检测输入线路7、电压控制指令输出线路8、电流控制指令输出线路9、稳压电路10、USB输出接口Ⅱ11、直流电路12、外接充电模块13、转换电路14、转换电路控制线路15、转换识别线路16、单片机供电线路17；其中，AC/DC转换电路1的输出端分别与调压调流模块2、稳压电路10连接；调压调流模块2分别与单片机3、电流检测电路6连接；电流检测电路6分别与单片机3、转换电路14连接；转换电路14分别与单片机3、USB输出接口Ⅰ4、外接充电模块13连接；单片机3分别与工作状态显示屏5、调压调流模块2、转换电路14连接；稳压电路10与USB输出接口Ⅱ11连接。各功能模块具体描述如下：

AC/DC转换电路1，将输入的市电转换为直流电，通过直流电路12输送至调压调流模块2、稳压电路10，为调压调流模块2和稳压电路10提供直流工作电源。

稳压电路10，输出5V的恒定工作电压，并通过USB输出接口Ⅱ11输出5V工作电源。稳压电路10的输出电压可以根据实际需要而定。

USB输出接口Ⅱ11，采用输出电压为恒定5V、输出电流为1A或者2A的5VUSB输出接口；USB输出接口Ⅱ11，采用A型USB标准母口接口。

调压调流模块2，通过电压控制指令输出线路8、电流控制指令输出线路9接收单片机3发出的指令对AC/DC转换电路1输出的直流电进行调压调流，输出不同大小的电压电流，为单片机3、外接充电模块13以及USB输出接口Ⅰ4提供工作电源。调压调流模块2输出两路工作电源，一路为调整后的电压和电流，依次经过电流检测电路6、转换电路14，并最终通过与转换电路14连接的USB输出接口Ⅰ4或与转换电路14连接的外接充电模块13，为外部用电设备提供工作电源；另一路经过单片机供电线路17为单片机3提供工作电源。调压调流模块2为市购产品，为DC/DC转换电路。

USB输出接口Ⅰ4与外接充电模块13，分别与转换电路14的输出端连接；在每一次连接上用电设备时，USB输出接口Ⅰ4与外接充电模块13的初始输出电压为1.25V、初始输出电流为0.3A，输出电压范围为1.25V-12V，输出电流范围为0.3A-2.5A。USB输出接口Ⅰ4采用A型USB标准母口接口。外接充电模块13为相对独立构件，通过充电器壳体结构或线缆连接充电器，在不使用时，可以分别放置。

转换电路14，将电流检测电路6输出的工作电源经USB输出接口Ⅰ4或外接充电模块13输出给用电设备，从而实现电能的切换输出。转换电路14的切换可以采用软切换和硬切换来实现。软切换可通过单片机控制继电器、晶体管或集成块等形式实现，本实施例采用现有的MAX系列开关集成电路和单片机相结合实现软切换：开关集成电路接收电流检测电路6输出的工作电源，向单片机3提供在用电设备接入USB输出接口Ⅰ4或外接充电模块13时产生的电参数，接收单片机3发送的切换指令并将电流检测电路6输出的工作电源经USB输出接口Ⅰ4或外接充电模块13输出给用电设备。电流检测电路6输出的工作电源优先经USB输出接口Ⅰ4输出，也可优先由外接充电模块13输出。下面以优先由外接充电模块13输出为例来说明开关集成电路的切换原理：电路原理图如图3所示，开关集成电路的引脚10和引脚3连接电流检测电路6，引脚9连接外接充电模块13，引脚5连接USB输出接口Ⅰ4，引脚8和引脚4通过转换电路控制线路15连接单片机3，引脚7通过转换识别线路16连接至单片机3；切换前，开关集成电路通过引脚3接收电流检测电路6输出的工作电源，并通过引脚5输出电能至USB输出接口Ⅰ4，当外接充电模块13同时也接入用电设备时，引脚7经转换识别线路16向单片机3提供在用电设备接入外接充电模块13时产生的电参数，单片机3一旦检测到转换识别线路16提供的电参数后，即可判断出外接充电模块13已接入了用电设备，此时单片机3经内部程序运算后通过转换电路控制线路15向开关集成电路的引脚4和8发出切换指令1或0，开关集成电路通过转换电路控制线路15接收单片机3发送的切换指令1或0，开关集成电路通过其内部集成的电子开关K1和K2的转换，将电能切换至从引脚9输出，从而实现将电流检测电路6输出的工作电源由USB输出接口Ⅰ4切换至外接充电模块13优先输出，为外接的用电设备供电。在无用电设备接入的待机状态下，转换电路14控制USB输出接口Ⅰ4、外接充电模块13的初始状态均为通路状态。转换电路14，还可脱离单片机3的控制，通过硬切换来实现：采用纯机械式开关手动切换输出，如图4所示，转换电路14包括手动控制的机械开关Ⅰ和机械开关Ⅱ，机械开关Ⅰ的一端和机械开关Ⅱ的一端分别连接到电流检测电路6的输出端，机械开关Ⅰ的另一端连接USB输出接口Ⅰ4，机械开关Ⅱ的另一端连接外接充电模块13。

电流检测电路6，设置在调压调流模块2输出端与转换电路14之间，通过电流检测输入线路7与单片机3连接；电流检测电路6实时动态检测调压调流模块2所输出直流电的电压电流参数，并通过电流检测输入线路7将该电压电流参数提供给单片机3。

单片机3，分别通过电压控制指令输出线路8、电流控制指令输出线路9与调压调流模块2连接，通过转换电路控制线路15与转换电路14连接。单片机3接收电流检测电路6通过电流检测输入线路7提供的参数，在USB输出接口Ⅰ4及外接充电模块13的初始输出电压电流1.25V—0.3A的基础上，经单片机内部程序运算后，通过电压控制指令输出线路8、电流控制指令输出线路9发出指令，控制调压调流模块2的工作状态，使调压调流模块2输出不同大小电压电流的工作电源，直至满足用电设备所需充电电压电流；单片机3还接收转换电路14通过转换识别线路16提供的电流电压参数，通过转换电路控制线路15控制转换电路14的开关状态，使USB输出接口Ⅰ4与外接充电模块13只有一个处在工作状态。

工作状态显示屏5，采用液晶显示屏或灯珠阵列显示屏，由单片机3控制实时动态显示调压调流模块2输出的电压电流参数；工作状态显示屏5可以设置一个或一个以上。

上述电压控制指令输出线路8、电流控制指令输出线路9、转换电路控制线路15、转换识别线路16分别为一路或一路以上。

上述稳压电路10、USB输出接口Ⅱ11均可以设置一个或一个以上，上述直流电路12根据扩展需要可以设置多路，每个稳压电路10的输入端各通过一路直流电路12连接到AC/DC转换电路1的直流输出端，每个稳压电路10的输出端连接到一个USB输出接口Ⅱ11。

上述USB输出接口Ⅰ4和外接充电模块13根据扩展需要也均可以设置一个或一个以上，分别连接到转换电路14的输出端。

本实用新型的工作原理如下：

如图1所示，用电设备接入USB输出接口Ⅰ4或外接充电模块13，经电流检测电路6检测电压参数并送至单片机3后，由单片机3根据电流检测电路6与电流检测输入线路7提供的调压调流模块2输出的电流参数，在USB输出接口Ⅰ4的初始输出电压电流1.25V—0.3A的基础上，控制调压调流模块2调整输出电压电流大小，直至满足用电设备所需充电电压电流。

单片机3通过转换电路控制线路15控制转换电路14的开关状态，使USB输出接口Ⅰ4与外接充电模块13只有一个处在工作状态。

单片机3同时控制工作状态显示屏5实时动态地显示调压调流模块2输出的电压电流参数。

USB输出接口Ⅱ11输出5V电压的工作电源。

参见图2，AC/DC转换电路1把220V交流电源转换成低电压直流恒压恒流电源后通过调压调流模块2为单片机3提供工作电源，同时为调压调流模块2提供所需基准稳压源，此稳压源是恒压恒流稳压源，通过调压调流模块2和单片机3、电流检测电路6、转换电路14共同联动调节，经USB输出接口Ⅰ4或外接充电模块13输出调整后的电压和电流，并由工作状态显示屏5显示输出电压与电流的大小；AC/DC转换电路1还把220V交流电源转换成低电压直流恒压恒流电源后输出至稳压电路，为稳压电路10提供工作电源，稳压电路10通过USB输出接口Ⅱ11输出5V工作电源。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种多功能充电器，其特征在于：包括：

单片机；

将输入的市电转换为直流电的AC/DC转换电路；

接收单片机的指令对AC/DC转换电路输出的直流电进行调压调流的调压调流模块；

实时动态检测调压调流模块所输出直流电的电压电流参数、并将电压电流参数提供给单片机的电流检测电路；

连接用电设备的USB输出接口Ⅰ；

连接用电设备的外接充电模块；

将电流检测电路输出的工作电源经USB输出接口Ⅰ或外接充电模块输出给用电设备的转换电路。

2.根据权利要求1所述的多功能充电器，其特征在于：所述转换电路采用开关集成电路；开关集成电路接收电流检测电路输出的工作电源，向单片机提供在用电设备接入USB输出接口Ⅰ或外接充电模块时产生的电参数，接收单片机发送的切换指令并将电流检测电路输出的工作电源经USB输出接口Ⅰ或外接充电模块输出给用电设备。

3.根据权利要求1所述的多功能充电器，其特征在于：所述转换电路包括手动控制的机械开关Ⅰ和机械开关Ⅱ；所述机械开关Ⅰ的一端和机械开关Ⅱ的一端分别连接到电流检测电路的输出端，机械开关Ⅰ的另一端连接USB输出接口Ⅰ，机械开关Ⅱ的另一端连接外接充电模块。

4.根据权利要求1所述的多功能充电器，其特征在于：所述AC/DC转换电路还将转换的直流电输出至稳压电路，稳压电路通过USB输出接口Ⅱ输出工作电源。

5.根据权利要求4所述的多功能充电器，其特征在于：所述USB输出接口Ⅱ采用A型USB标准母口接口。

6.根据权利要求4所述的多功能充电器，其特征在于：所述稳压电路为一个或一个以上，USB输出接口Ⅱ为一个或一个以上；每个稳压电路的输入端连接到AC/DC转换电路的直流输出端，每个稳压电路的输出端连接到一个USB输出接口Ⅱ。

7.根据权利要求1所述的多功能充电器，其特征在于：外接充电模块为一个或一个以上。

8.根据权利要求1所述的多功能充电器，其特征在于：外接充电模块为初始输出电压为1.25V、初始输出电流为0.3A、输出电压范围为1.25V-12V、输出电流范围为0.3A-2.5A的充电模块。

9.根据权利要求1所述的多功能充电器，其特征在于：USB输出接口Ⅰ为一个或一个以上；USB输出接口Ⅰ采用A型USB标准母口接口；USB输出接口Ⅰ为初始输出电压为1.25V、初始输出电流为0.3A、输出电压范围为1.25V-12V、输出电流范围为0.3A-2.5A的USB输出接口。

10.根据权利要求1所述的多功能充电器，其特征在于：单片机还与工作状态显示屏连接；所述工作状态显示屏为一个或一个以上，采用液晶显示屏或灯珠阵列显示屏。