CN209344843U - 一种勘探用便携式中小功率直流移动电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，锂电池组输出端通过设备开关与逆变器模块连接，逆变器模块连接220V交流输出插座，锂电池组、逆变器模块均与输入电池电压及输出交流电压显示屏连接，逆变器模块还通过交流输入开关连接开关电源模块，开关电源模块输出端通过直流输出负极、直流输出正极输出电压，开关电源模块与直流输出液晶显示屏连接，输出电压/电流数值调整旋钮、输出电压/电流模式变换按钮、直流输出开关按钮均与开关电源模块连接。本实用新型采用逆变器模块将锂电池组提供的直流电转换为交流电，后级链接一个可调直流输出的开关电源模块，解决现有的勘探用移动电源不能连续可变恒压输出、不能恒流输出的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及移动电源技术领域，具体涉及一种勘探用便携式中小功率直流移动电源。
背景技术
较早的电法勘探移动电源一般采用12个以上的12V 2AH铅酸电池串联，该装置具有笨重，容量小等缺点，在交通条件差的地区携带不便，该电源输出电压可根据串联的电池数量按12V的倍数调整，电压随着电池电量变小而降低，不能连续可变恒压输出，更不能恒流输出。
近年随着锂电池的发展普及出现了高压的锂电池组移动电源，该电源解决了电池容量小、不便携带的缺点，但电压随着电池电量变小而降低，不能连续可变恒压输出，不能恒流输出的缺点尚未解决。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，以解决现有的高压锂电池组移动电源不能连续可变恒压输出，不能恒流输出的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，包括直流输出液晶显示屏、输出电压/电流数值调整旋钮、光标向左按钮、光标向右按钮、输出电压/电流模式变换按钮、直流输出开关按钮、直流输出负极、接地极、直流输出正极、交流输入开关、输入电池电压及输出交流电压显示屏、电池充电口、220V交流输出插座、USB 5V输出接口、设备开关、开关电源模块、锂电池组、逆变器模块，所述锂电池组输出端通过设备开关与逆变器模块连接，所述逆变器模块还通过交流输入开关连接开关电源模块，所述开关电源模块与输出电压/电流数值调整旋钮、输出电压/电流模式变换按钮、直流输出开关按钮连接，所述锂电池组还连接USB电源。
优选的，所述锂电池组为24V 40AH锂电池组。
优选的，所述逆变器模块为24V直流转220V交流逆变器模块。
优选的，所述开关电源模块输出电压范围为0-500V直流电压。
优选的，所述光标向左按钮、光标向右按钮均与直流输出液晶显示屏连接。
优选的，所述锂电池组输入端连接电池充电口，所述开关电源模块输出端连接直流输出负极、直流输出正极，所述直流输出负极、直流输出正极输出端与电法设备连接。
优选的，所述逆变器模块采用基于CD4047芯片的逆变器电路，所述CD4047芯片的4、5、6、14脚连接一330Ω电阻一端，所述330Ω电阻另一端连接开关一端，所述开关另一端连接二极管负极，所述二极管正极连接锂电池组正极，所述CD4047芯片的1脚与3脚之间连接一0.01μF电容，所述CD4047芯片的3脚、2脚之间连接串联的390K电阻、1K滑动变阻器，所述CD4047芯片的7、8、9、12脚连接锂电池组负极，所述CD4047芯片的10、11脚分别通过220Ω电阻与两个IRF540场效应管栅极连接，所述连接芯片的10脚的IRF540场效应管的漏极连接变压器T1初级一端，所述连接芯片的11脚的IRF540场效应管的源极连接变压器T1初级另一端，所述变压器T1次级为230V交流电源输出端。
优选的，所述USB电源采用基于LM2575芯片的USB电源电路，所述LM2575芯片的1脚连接锂电池组输出端，所述LM2575芯片的1脚与5脚之间连接电阻R1，所述LM2575芯片的5脚连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极通过电阻R2连接USB接线座的5V电源脚，所述LM2575芯片的2脚连接二极管D1的负极和电感L1一端，所述电感L1另一端连接电解电容C2正极、电阻R3一端、电容C3一端以及USB接线座的5V电源脚，所述二极管D1的正极、电解电容C2负极、电容C3另一端均接地，所述电阻R3另一端连接发光二极管D2正极，所述发光二极管D2负极接地。
优选的，所述逆变器模块连接220V交流输出插座，所述锂电池组、逆变器模块均与输入电池电压及输出交流电压显示屏连接，所述开关电源模块输出端通过直流输出负极、直流输出正极输出电压，所述开关电源模块与直流输出液晶显示屏连接。
本实用新型的有益效果体现在：
本实用新型采用一个24VDC-220AC逆变器模块将一个40AH的18650锂电池组提供的24V左右直流电转换为220V50HZ正弦波交流电，后级链接一个0～500V直流输出的开关电源模块，达到直流升降压的目的，解决了现有的高压锂电池组移动电源不能连续可变恒压输出、不能恒流输出的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实用新型设备主视图。
图2为本实用新型设备俯视图。
图3为本实用新型原理框图。
图4为本实用新型的开关电源模块整流电路电路图。
图5为本实用新型的开关电源模块控制电路电路图。
图6为本实用新型的开关电源模块输入调节电路电路图。
图7为本实用新型的开关电源模块反向延时驱动电路电路图。
图8为本实用新型的开关电源模块主回路电路电路图。
图9为本实用新型的开关电源模块电压采样电路电路电路图。
图10为本实用新型的开关电源模块电压保护电路电路电路图。
图11为本实用新型的逆变器电路电路图。
图12为本实用新型的USB电源电路电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1-3所示，一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，包括直流输出液晶显示屏1、输出电压/电流数值调整旋钮2、光标向左按钮3、光标向右按钮4、输出电压/电流模式变换按钮5、直流输出开关按钮6、直流输出负极7、接地极8、直流输出正极9、交流输入开关10、输入电池电压及输出交流电压显示屏11、电池充电口12、220V交流输出插座13、USB 5V输出接口14、设备开关15、开关电源模块16、锂电池组17、逆变器模块18，锂电池组17输出端通过设备开关15与逆变器模块18连接，逆变器模块18连接220V交流输出插座13，锂电池组17、逆变器模块18均与输入电池电压及输出交流电压显示屏11连接，逆变器模块18还通过交流输入开关10连接开关电源模块16，开关电源模块16输出端通过直流输出负极7、直流输出正极9输出电压，开关电源模块16与直流输出液晶显示屏1连接，输出电压/电流数值调整旋钮2、输出电压/电流模式变换按钮5、直流输出开关按钮6均与开关电源模块16连接。
其中，锂电池组17为24V 40AH锂电池组。逆变器模块18为24V直流转220V交流逆变器模块。开关电源模块16输出电压范围为0-500V直流电压。光标向左按钮3、光标向右按钮4均与直流输出液晶显示屏1连接。直流输出负极7、直流输出正极9输出端与电法设备连接。锂电池组17输入端连接电池充电口12。开关电源模块16连接USB 5V输出接口14。
本实用新型大体上包含图2中16、17、18三大模块，17为一个25.9V40AH锂电池组，其连接两个部件18和12，12为充电口，在17电量不足时可对17充电；18为DC-AC逆变器模块，前级与17相连，该模块由15控制打开或关闭直流的输入，由11显示输入电池电压与输出电压，220V交流输出插座13为输出220V交流电插座可为野外用勘探仪器或者手机、电脑充电。14为USB电源输出接口，可以输出5V直流电，可为手机等充电。16为开关电源模块，10为交流输入开关，控制16和18的断通，1为直流输出显示屏可显示设计输出电压、输出电流和实际输出电压、输出电流，通过2、3、4、5可以选择好需要输出的电压或电流，7、9为最终直流输出接口，与电法设备连接。
本实用新型以一个轻便高能的锂电池组为能源，采用一个24VDC-220AC逆变器模块将24V左右直流电转换为220V 50HZ正弦波交流电，交流电输出到可变输出电压的开关电源，通过操作可变输出电压的开关电源模块将220V交流电转换为需要的直流电压，达到直流升降压的目的，解决了现有的高压锂电池组移动电源不能连续可变恒压输出、不能恒流输出的问题。
本实用新型采用电池组和电路板一体化设计，重量不超过8kg，尺寸22cm*22cm*12cm，体积小、轻便、便于携带；可在0～500V范围内任何一电压值恒压输出；在负载小于500欧姆的时候可实现0～1A范围内任意电流值恒流输出；输出电流最大1A可在外接设备短路时提供保护。
开关电源原理是通过整流桥将220V交流电整流，然后通过控制IC与输入电路调节输出的电压、电流值，通过反向延时驱动电路进行滤波，并通过主回路与输出采样反馈输出值并调节输出电压、电流。
图4为全桥整流电路，输出电流要求最大达到8A，考虑功率损耗和一定的余量，选择10A的方桥KBPC3510和10A的保险管。整流后的电压达310V，采用两个250V/100uF电容作滤波处理。图中开关S1和电阻R1并联为"软启动"部分。
MC33060控制电路和输入调节电路分别如下图5和图6所示，选MC33060为控制IC。其中比较器1作电压采样，比较器2作电流采样。输入可调电压经分压跟随后送入比较器的负向端作为参考电压控制电源输出大小。
图7为反相延时驱动电路，电路中驱动芯片采用IR2110。它不仅包括基本的开关单元和驱动电路，还具有与外电路结合的保护控制功能。其悬浮沟道的设计使其可以驱动工作在母线电压不高于600V的开关管，其内部具有欠压保护功能，与外电路结合，可以方便地设计出过电流，过电压保护，因此不需要额外的过压、欠压、过流等保护电路，简化了电路的设计。
主回路采用半桥开关电路如图8所示。根据整流后的电压和输入电流参数，选择IRF840为高频开关管。工作在高频工作状态的续流二极管一般选用快恢复的二极管，此处选择HFA25TB60。输出部分通过两个电阻分压至电压采样电路，如下图9所示。
如图10所示，开关电源模块电压保护电路的主回路上端串联一个0.033欧姆2W的功率电阻作为采样电阻，当电流过大时，光耦中光敏三极管导通，检测电路输出高电平到IR2110的SD端，由于SD是低电平有效、高电平关断点，因此电流过大时能很好地保护电路。
如图11所示，逆变器电路逆变时，+24V电压经变压器T1的一次绕组为两个MOS管提供工作电压。接通开关后，+24V电压经二极管、开关、330Ω电阻为CD4047提供工作电压，同时将发光二极管点亮，指示逆变器处于逆变状态。多谐振荡器振荡工作后，CD4047分别从10脚和11脚输出两个相位相反、幅度相等的低频振荡信号(频率为50Hz)，该信号经两个MOS管功率放大(两个MOS管交替导通)后，在变压器T1的二次绕组(次级绕组)两端产生交流230V电压。
如图12所示，USB电源采用基于LM2575芯片的USB电源电路，LM2575芯片的1脚连接锂电池组17输出端，LM2575芯片的1脚与5脚之间连接电阻R1，LM2575芯片的5脚连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极通过电阻R2连接USB接线座的5V电源脚，LM2575芯片的2脚连接二极管D1的负极和电感L1一端，电感L1另一端连接电解电容C2正极、电阻R3一端、电容C3一端以及USB接线座的5V电源脚，二极管D1的正极、电解电容C2负极、电容C3另一端均接地，电阻R3另一端连接发光二极管D2正极，发光二极管D2负极接地。主要原理是通过LM2575芯片产生稳定的1A直流电压，通过三极管等电路产生稳定的5V电压。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，其特征在于：包括直流输出液晶显示屏(1)、输出电压/电流数值调整旋钮(2)、光标向左按钮(3)、光标向右按钮(4)、输出电压/电流模式变换按钮(5)、直流输出开关按钮(6)、直流输出负极(7)、接地极(8)、直流输出正极(9)、交流输入开关(10)、输入电池电压及输出交流电压显示屏(11)、电池充电口(12)、220V交流输出插座(13)、USB 5V输出接口(14)、设备开关(15)、开关电源模块(16)、锂电池组(17)、逆变器模块(18)，所述锂电池组(17)输出端通过设备开关(15)与逆变器模块(18)连接，所述逆变器模块(18)还通过交流输入开关(10)连接开关电源模块(16)，所述开关电源模块(16)与输出电压/电流数值调整旋钮(2)、输出电压/电流模式变换按钮(5)、直流输出开关按钮(6)连接，所述锂电池组(17)还连接USB电源。
2.根据权利要求1所述的一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，其特征在于：所述锂电池组(17)为24V 40AH锂电池组。
3.根据权利要求1所述的一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，其特征在于：所述逆变器模块(18)为24V直流转220V交流逆变器模块。
4.根据权利要求1所述的一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，其特征在于：所述开关电源模块(16)输出电压范围为0-500V直流电压。
5.根据权利要求1所述的一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，其特征在于：所述光标向左按钮(3)、光标向右按钮(4)均与直流输出液晶显示屏(1)连接。
6.根据权利要求1所述的一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，其特征在于：所述锂电池组(17)输入端连接电池充电口(12)，所述开关电源模块(16)输出端连接直流输出负极(7)、直流输出正极(9)，所述直流输出负极(7)、直流输出正极(9)输出端与电法设备连接。
7.根据权利要求1所述的一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，其特征在于：所述逆变器模块(18)采用基于CD4047芯片的逆变器电路，所述CD4047芯片的4、5、6、14脚连接一330Ω电阻一端，所述330Ω电阻另一端连接开关一端，所述开关另一端连接二极管负极，所述二极管正极连接锂电池组(17)正极，所述CD4047芯片的1脚与3脚之间连接一0.01μF电容，所述CD4047芯片的3脚、2脚之间连接串联的390K电阻、1K滑动变阻器，所述CD4047芯片的7、8、9、12脚连接锂电池组(17)负极，所述CD4047芯片的10、11脚分别通过220Ω电阻与两个IRF540场效应管栅极连接，所述连接芯片的10脚的IRF540场效应管的漏极连接变压器T1初级一端，所述连接芯片的11脚的IRF540场效应管的源极连接变压器T1初级另一端，所述变压器T1次级为230V交流电源输出端。
8.根据权利要求1所述的一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，其特征在于：所述USB电源采用基于LM2575芯片的USB电源电路，所述LM2575芯片的1脚连接锂电池组(17)输出端，所述LM2575芯片的1脚与5脚之间连接电阻R1，所述LM2575芯片的5脚连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的基极通过电阻R2连接USB接线座的5V电源脚，所述LM2575芯片的2脚连接二极管D1的负极和电感L1一端，所述电感L1另一端连接电解电容C2正极、电阻R3一端、电容C3一端以及USB接线座的5V电源脚，所述二极管D1的正极、电解电容C2负极、电容C3另一端均接地，所述电阻R3另一端连接发光二极管D2正极，所述发光二极管D2负极接地。
9.根据权利要求1所述的一种勘探用便携式中小功率直流移动电源，其特征在于：所述逆变器模块(18)连接220V交流输出插座(13)，所述锂电池组(17)、逆变器模块(18)均与输入电池电压及输出交流电压显示屏(11)连接，所述开关电源模块(16)输出端通过直流输出负极(7)、直流输出正极(9)输出电压，所述开关电源模块(16)与直流输出液晶显示屏(1)连接。
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