CN206041581U - 一种usb充电恒压输出9v电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于电池技术领域,提供一种USB充电恒压输出9V电池,包括壳体,所述壳体一端设置有9V输出端口,另一端设置有USB充电插口,所述壳体内还设置有充电电芯以及控制线路板,所述控制线路板包括顺次连接的充电指示电路、升压稳压电路,所述充电指示电路的输出端还连接有充放短路保护电路,所述充电电芯与所述充放短路保护电路连接。本电池采用USB充电插口充电,可以采用手机电源适配器进行充电,而且没市电地方可用移动电源充电,使用非常方便。另外,电池具有充电状态指示、升压、稳压、过充保护、过放保护、短路保护等功能,保证了电池的使用安全性。在优选方式中,通过不同颜色的指示灯,能实时反应充电状态。
Description
技术领域
本实用新型属于充电电池技术领域,尤其涉及一种USB充电恒压输出9V电池。
背景技术
9V电池是一种常用电池,在测量仪器(如万用表)、医疗设备(如手持红外测体温仪)、娱乐设备(如无线麦克风)、无线遥控(如航模遥控器)、安防设备(如无线摄像机)、健身器材(如计步器)等领域经常会用到。
目前9V电池有普通电池也有充电电池,其中9V充电电池要用专用的充电器,目前市场上这种充电电池都是一电一充的销售模式,用户购买电池的同时必须购买对应的充电器,而且在没市电的情况下无法充电,使用非常不方便。
另外常用的9V电池的电压,在电池工作(放电)时,电池的电压会降低,但很多的设备对电池电压的要求很高,设备使用过程中,电压降低严重影响被测量值的精度或控制精度,如万用表,万用表测电阻的原理是根据欧姆定律。R(电阻值)=U(加在电阻两端的电压值,实际就是万用表内的9V电池的实时电压)/I(通过电阻的电流值),当电池电压变化定会影响测量精度。无线麦克风用的是9V电池,随使用时间的变化,电池的电压会降低,当电池电压降低到一定值时,麦克风音质会严重失真。遥控器上很多用的是9V电池,随使用时间的变化,电池的电压会降低,当电池电压降低到一定值时,会影响遥控的距离和遥控的灵敏度。
9V电池内有储能器件(如镍氢电池、锂电池、聚合物电池等),在使用时如果过充电,过放电会损坏电芯,短路可能会引起火灾严重时会爆炸,现在市面上的9V充电电池一般都没有充电放电短路保护功能。
实用新型内容
鉴于上述问题,本实用新型的目的在于提供一种USB充电恒压输出9V电池,旨在解决现有9V电池需要配置对应的充电器、电压输出不稳定、有安全隐患的技术问题。
本实用新型采用如下技术方案:
所述USB充电恒压输出9V电池包括壳体,所述壳体一端设置有9V输出端口,另一端设置有USB充电插口,所述壳体内还设置有充电电芯以及控制线路板,所述控制线路板包括顺次连接的充电指示电路、升压稳压电路,所述充电指示电路的输出端还连接有充放短路保护电路,所述充电电芯与所述充放短路保护电路连接,所述USB充电插口与所述充电指示电路的输入端连接,所述升压稳压电路与所述9V输出端口连接。
进一步的,所述壳体至少有一部分透明。
进一步的,所述充电指示电路中有两颗不同颜色的指示灯。
进一步的,所述充电指示电路包括充电管理芯片U1、第一指示灯D11、第二指示灯D12、电阻R11、电阻R12,其中U1的电压管脚VCC连接至USB充电插口的电压端,U1的接地管脚GND接地,所述USB充电插口的电压端一方面通过电阻R11、第一指示灯D11连接至U1的充电指示管脚Chrg,另一方面通过电阻R11、第二指示灯D12连接至U1的充电完成指示管脚Chrgt,U1的充电电流预设管脚Prog通过电阻R12连接至地,U1的充电电流输出管脚BAT连接到充电电芯正极B+,同时所述充电电芯正极B+通过电容C2连接至地。
进一步的,所述升压稳压电路包括升稳压芯片U2、电感L1、二极管D1、电阻R21-R24,其中U1的充电电流输出管脚BAT连接至U2的使能端EN、电压管脚VCC以及电感L1的一端,所述电感L1的另一端连接至U2的输入端LX,U2的电压输出设置端OC通过电阻R21连接至地,U2的接地管脚GND同样连接至地,所述U2的输入端LX通过二极管D1后连接至9V输出端口,所述9V输出端口通过电阻R22、R23后连接至地,同时电阻R24与R23并联,所述电阻R22、R23的公共端连接至U2的反馈端FB,所述9V输出端口还通过并联的电容C21、C22连接至地。
进一步的,所述充放短路保护电路包括保护芯片U3和保护开关Q,所述保护开关Q包括两个电子开关,每个电子开关的两端并联有二极管,分别为D2和D3,D2和D3反向,所述充电电芯负极B-通过D2、D3连接至地,每个电子开关的控制端连接至U3对应的一个控制管脚,所述充电电芯正负极之间还连接有串联的电阻R31和电容C31,U2的电压端VDD连接至电阻R31和电容C31之间,U2的公共端VSS连接至充电电芯负极B-,U2的片选管脚CS1通过电阻R32连接至地。
本实用新型的有益效果是:本实用新型提供的9V电池采用USB充电插口充电,解决了现有9V电池需要专用充电器充电以及在没市电接入的地方不能充电的问题,本电池可以采用手机电源适配器进行充电,节省了购买专用充电器的费用,而且没市电地方可用移动电源充电,使用非常方便。另外,电池具有充电状态指示、升压、稳压、过充保护、过放保护、短路保护等功能,保证了电池的使用安全性。在优选方式中,可以将透光材料做电池的壳体,控制线路板上的指示灯对应状态发红绿光,充电时壳体透红光,电充满时壳体透绿光,可以实时显示充电状态。这样又方便又美观!
附图说明
图1是USB充电恒压输出9V电池的立体图;
图2是USB充电恒压输出9V电池的正面剖视图;
图3是USB充电恒压输出9V电池的侧面剖视图;
图4是USB充电恒压输出9V电池的电路原理图;
图5是充电指示电路的一种电路图;
图6是升压稳压电路的一种电路图;
图7是充放短路保护电路的一种电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
为了说明本实用新型所述的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明。
如图1-4所示,本实施例提供的USB充电恒压输出9V电池包括壳体1,所述壳体1一端设置有9V输出端口2,另一端设置有USB充电插口3,所述USB充电插口可以采用常见的接口,比如microUSB接口、Type-c接口等。所述壳体1内还设置有充电电芯4以及控制线路板5,所述充电电芯为储能器件,如镍氢电池、锂电池、聚合物电池等,这里优选为聚合物电池,其具有高容量、低自放电、环保、安全性能好、循环使用寿命长的优点。所述控制线路板5作为充放电控制的控制中心,包括顺次连接的充电指示电路51、升压稳压电路52,所述充电指示电路51的输出端还连接有充放短路保护电路53,所述充电电芯4与所述充放短路保护电路53连接,所述USB充电插口3与所述充电指示电路51的输入端连接,所述升压稳压电路52与所述9V输出端口2连接。
本实用新型提供的9V电池采用USB充电插口实现对电芯进行充电,无需购买配置专用的充电器,普通的手机充电器或者移动电源即可为9V电池充电。即使在停电的情况下,没市电的地方可以用大家随身带移动电源给电池充电,使用非常方便。另外作为一种优选方式,所述壳体至少有一部分透明,比如壳体采用透光材料生产,所述充电指示电路中有两颗不同颜色的指示灯,充电时壳体透红光,电已充满透绿光,能实时反应充电状态。当然也可以直接在壳体上开窗,开窗下方即为不同发光颜色的指示灯。
具体工作时,在充电状态下,USB充电插口输入的直流5V电压经过充电指示电路进行状态显示,同时输出的电压经过充放短路保护电路对充电电芯进行充电,充电过程中,充放短路保护电路可以起到过充保护以及短路保护功能;当电池放电时,即使用电池的时候,充电电芯输出电压,然后通过充放短路保护电路输出直流电压,然后通过升压得到9V电压,然后通过稳压电路输出恒定的9V电压,这里充放短路保护电路可以起到过放保护以及短路保护功能。因此本电池具有充电状态指示、升压、稳压、过充保护、过放保护、短路保护的功能,保证了电池使用安全性。
下面描述上述各个电路的一种具体的电路实例结构。
如图5所示,所述充电指示电路包括充电管理芯片U1、第一指示灯D11、第二指示灯D12、电阻R11、电阻R12,其中U1的电压管脚VCC连接至USB充电插口的电压端,U1的接地管脚GND接地,所述USB充电插口的电压端一方面通过电阻R11、第一指示灯D11连接至U1的充电指示管脚Chrg,另一方面通过电阻R11、第二指示灯D12连接至U1的充电完成指示管脚Chrgt,U1的充电电流预设管脚Prog通过电阻R12连接至地,U1的充电电流输出管脚BAT连接到充电电芯正极B+,同时所述充电电芯正极B+通过电容C2连接至地。
如图6所示,所述升压稳压电路包括升稳压芯片U2、电感L1、二极管D1、电阻R21-R24,其中U1的充电电流输出管脚BAT连接至U2的使能端EN、电压管脚VCC以及电感L1的一端,所述电感L1的另一端连接至U2的输入端LX,U2的电压输出设置端OC通过电阻R21连接至地,U2的接地管脚GND同样连接至地,所述U2的输入端LX通过二极管D1后连接至9V输出端口,所述9V输出端口通过电阻R22、R23后连接至地,同时电阻R24与R23并联,所述电阻R22、R23的公共端连接至U2的反馈端FB,所述9V输出端口还通过并联的电容C21、C22连接至地。
如图7所示,所述充放短路保护电路包括保护芯片U3和保护开关Q,所述保护开关Q包括两个电子开关,每个电子开关的两端并联有二极管,分别为D2和D3,D2和D3反向,所述充电电芯负极B-通过D2、D3连接至地,每个电子开关的控制端连接至U3对应的一个控制管脚,所述充电电芯正负极之间还连接有串联的电阻R31和电容C31,U2的电压端VDD连接至电阻R31和电容C31之间,U2的公共端VSS连接至充电电芯负极B-,U2的片选管脚CS1通过电阻R32连接至地。
本实例电路中,所述充电管理芯片U1是一款管理锂电池充电功能的完整系统集成电路,能对电池实现预充、恒流、恒压、涓流充电,具有温度保护功能。当外接直流5V电压通过USB充电插口(即图示中JP1)加到U1的电源电压管脚VCC和地GND,U1检测接在其BAT和GND端的充电电芯电压,根据检测到的电池的电压值,选择其对应的对电池最合理的充电方式(预充,恒流,恒压,涓流充电)充电,其对应的充电电流大小由Prog端外接的电阻R12的值决定,当电池电压小于4.25V时接在其Chgr端上的D11导通发红色光,光线透过能透光的电池外壳,指示电池处在充电状态。当电池电压上到4.25V时,D11截止红光灭,接在其Chgr端上的D12导通发绿光,指示电池处在充电完成状态。此时U1进入关闭模式,降低内部损耗。
所述升稳压芯片U2是电流模式的升稳压DC-DC转换器,其中的PWM电路内置MOSFET,该稳压器高节能.其OC端的外接电阻值决定升压输出电路的电压值,当U2内置的MOSFET导通时,电感L1储能,当U2内置的MOSFET截止时,电感L1储存的能量转化为电能通过D1对C21、C22充电,从而实现升压,其FB端内连接一个0.6V的精准电压,保证升压输出稳定,同时通过R22、R23、R24实时检测输出端电压的微小变化,反馈回U2实时进行输出电压的调节,实现了升压,恒压输出功能。
所述保护芯片U3和保护开关Q实现电池充电保护、放电保护、短路保护。当电池电压在2.5V到4.25V之间时,U2的的两个控制管脚(即图示中第1管脚、第3管脚输出高电平)分别加到Q的两个电子开关的控制端(即图示中第6管脚和第4管脚),Q内的二个电子开关导通,B-接地,电池有电压输出,可对负载放电。当电池通过外接负载放电时,电池电压慢慢降低,同时U3内部将通过R31电阻实时监控电池电压,当电池电压降低到2.4V时,U3的第1管脚、第3管脚输出低电平分别加到Q的第6管脚第4管脚,Q内的二个电子开关关闭,电池无电压输出,实现对电池的过放电保护功能。并维持无电压输出状态。直到给电池充电才解除此状态。当充电时电池电压慢慢升高,当U3检测到电池电压到4.25V时,U3的第1管脚,第3管脚输出低电平分别加到Q的第6管脚第4管脚,Q内的二个电子开关关闭,停止对电池充电,实现对电池的过充电保护功能,当负载短路时,放电电流瞬间增大到3.2A时,此时Q内电子开关同时关闭,此时无电压输出,实现短路保护功能。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种USB充电恒压输出9V电池,其特征在于,包括壳体,所述壳体一端设置有9V输出端口,另一端设置有USB充电插口,所述壳体内还设置有充电电芯以及控制线路板,所述控制线路板包括顺次连接的充电指示电路、升压稳压电路,所述充电指示电路的输出端还连接有充放短路保护电路,所述充电电芯与所述充放短路保护电路连接,所述USB充电插口与所述充电指示电路的输入端连接,所述升压稳压电路与所述9V输出端口连接。
2.如权利要求1所述USB充电恒压输出9V电池,其特征在于,所述壳体至少有一部分透明。
3.如权利要求2所述USB充电恒压输出9V电池,其特征在于,所述充电指示电路中有两颗不同颜色的指示灯。
4.如权利要求1-3所述USB充电恒压输出9V电池,其特征在于,所述充电指示电路包括充电管理芯片U1、第一指示灯D11、第二指示灯D12、电阻R11、电阻R12,其中U1的电压管脚VCC连接至USB充电插口的电压端,U1的接地管脚GND接地,所述USB充电插口的电压端一方面通过电阻R11、第一指示灯D11连接至U1的充电指示管脚Chrg,另一方面通过电阻R11、第二指示灯D12连接至U1的充电完成指示管脚Chrgt,U1的充电电流预设管脚Prog通过电阻R12连接至地,U1的充电电流输出管脚BAT连接到充电电芯正极B+,同时所述充电电芯正极B+通过电容C2连接至地。
5.如权利要求4所述USB充电恒压输出9V电池,其特征在于,所述升压稳压电路包括升稳压芯片U2、电感L1、二极管D1、电阻R21-R24,其中U1的充电电流输出管脚BAT连接至U2的使能端EN、电压管脚VCC以及电感L1的一端,所述电感L1的另一端连接至U2的输入端LX,U2的电压输出设置端OC通过电阻R21连接至地,U2的接地管脚GND同样连接至地,所述U2的输入端LX通过二极管D1后连接至9V输出端口,所述9V输出端口通过电阻R22、R23后连接至地,同时电阻R24与R23并联,所述电阻R22、R23的公共端连接至U2的反馈端FB,所述9V输出端口还通过并联的电容C21、C22连接至地。
6.如权利要求5所述USB充电恒压输出9V电池,其特征在于,所述充放短路保护电路包括保护芯片U3和保护开关Q,所述保护开关Q包括两个电子开关,每个电子开关的两端并联有二极管,分别为D2和D3,D2和D3反向,所述充电电芯负极B-通过D2、D3连接至地,每个电子开关的控制端连接至U3对应的一个控制管脚,所述充电电芯正负极之间还连接有串联的电阻R31和电容C31,U2的电压端VDD连接至电阻R31和电容C31之间,U2的公共端VSS连接至充电电芯负极B-,U2的片选管脚CS1通过电阻R32连接至地。
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CN109496057A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-19 | 晶晨半导体(上海)股份有限公司 | 一种印制电路板布局 |
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