CN211456754U - 一种降压输出的移动电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种降压输出的移动电源，包括USB输入5V的正极、USB输入5V的负极、BUCK降压电路A、场效应管V1、场效应管V2、充电控制电路、功率开关管VD1、功率开关管VD2、电池GB1、电池GB2、BUCK降压电路B、输出端正极、输出端负极，本实用新型的移动电源的充电电路与放电电路均采用了高效率BUCK降压电路，输入与输出的电源转换效率高，由于输出的5V电源采用了2节电池串联后通过BUCK电路降压输出，输出电路的转换效率更高，温升更低，安全性更高，解决了市场上移动电源采用BOOST升压电路时当功率开关管失效会使电池短路而引起燃烧爆炸的严重安全问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种降压输出的移动电源。
背景技术
随着锂离子电池应用的日益广泛，锂离子电池越来越多的应用于便携式产品，如手机、PDA、电子书、蓝牙耳机等众多产品，这类产品的通常采用单节锂离子电池供电，电池标称电压为3.7V或3.8V，充电电压为4.2V或4.3V左右。随着技术发展，手机的运行速度越来越快，屏幕也越来越大，耗电量也随着增加，手机自身携带的电池电量有时会不够用，用户常会携带一个可以给手机电池充电的移动电源，手机所用的移动电源输出电压为5V，此类移动电源内部的输出电路采用BOOST的电路拓朴架构进行升压，将3.7V的锂离子电池升压到5V电压后输出，输出电流为1A～2.5A之间。
市场上现有给手机充电用移动电源在增加储存电量时，内部电池多数只有并联而没有串联，因此并联后的电池电压还是3.7V，为了使输出电压达到5V以上，要通过BOOST升压电路来升压到5V输出，BOOST的电路架构如图1所示，该电路有2个明显的缺点，第1个缺点就是当移动电源的BOOST升压电路中的功率开关管由于某种原因短路失效时，这时短路状态的功率管会通过电感将锂离子电池直接短路，使锂离子电池发生安全性问题，这种失效曾经导致移动电源在飞机上发生了多起燃烧事件，会存在较大的安全隐患。第2个缺点是单节锂离子电池3.7V通过BOOST电路升压至5V输出的电源拓朴架构电源转换效率较低，因此在满功率输出时发热量较大，而由于民航飞机上禁止使用移动电源，有些乘客在飞机上偷偷使用时，会将移动电源藏在包里，包里的散热条件差，BOOST升压的移动电源效率低发热量又大，温升就会很高，就会使升压电路中的MOSFET更容易失效而短路，MOSFET短路后导致电池短路，从而导致移动电源在飞机上燃烧，产生严重的安全风险。市场上也有很少量内部是采用2节电池串联的移动电源，输出采用BUCK降压电路方式输出，但其充电电路是采用了将USB的5V电源作为输入通过BOOST电路升压至8.4V的方式进行充电，由于充电电路的输入与输出电压差较大，充电的BOOST电路转换效率较低，使充电时间较长，充电时电路的发热量也较大，会使移动电源温度较高，存在一些安全隐患，也降低了用户体验，因此这种内部为2节串联的移动电源只有极少量厂家采用。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有产品中的不足，提供一种降压输出的移动电源。
为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种降压输出的移动电源，包括USB输入5V的正极、USB输入5V的负极、BUCK降压电路A、场效应管V1、场效应管V2、充电控制电路、功率开关管VD1、功率开关管VD2、电池GB1、电池GB2、BUCK降压电路B、输出端正极、输出端负极，所述USB输入5V的正极连接BUCK降压电路A的正极输入端IN1+,所述USB输入5V的负极连接BUCK降压电路A的负极输入端IN1-，所述BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+连接场效应管V1的D极，所述BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-连接场效应管V2的S极,所述场效应管V1的G极与充电控制电路的DTRL1控制端相连接，所述场效应管V2的G极与充电控制电路的DTRL2控制端相连接，所述场效应管V1的S极连接场效应管V2的D极，所述BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+通过功率开关管VD1连接电池GB2的正极，所述BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-通过功率开关管VD2连接电池GB1的负极，所述电池GB2的负极连接电池GB1的正极，所述场效应管V2的D极连接电池GB1的正极，所述电池GB2的正极连接BUCK降压电路B的正极输入端IN2+，所述电池GB1的负极连接BUCK降压电路B的负极输入端IN2-，所述BUCK降压电路B的正极输出端OUT2+为输出端正极，所述BUCK降压电路的负极输出端OUT2-为输出端负极。
作为优选，功率开关管VD1为二极管或场效应管VD1，所述功率开关管VD2为二极管或场效应管VD2。
作为优选，功率开关管VD1为场效应管VD1，功率开关管VD2为场效应管VD2，所述场效应管VD1、场效应管VD2都连接充电控制电路。
作为优选，BUCK降压电路A包括开关S1、二极管D1、电感L1、电容C1，所述开关S1的一端为BUCK降压电路A的正极输入端IN1+，所述开关S1的一端连接电感L1的一端，所述电感L1的另一端为BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+，所述开关S1的一端连接二极管D1的负极，所述二极管D1的正极为BUCK降压电路A的负极输入端IN1-，所述二极管D1的正极也为BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-，所述BUCK降压电路A的负极输入端IN1-通过电容C1连接BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-。
作为优选，BUCK降压电路B包括开关S2、二极管D2、电感L2、电容C2，所述开关S2的一端为BUCK降压电路B的正极输入端IN2+，所述开关S2的一端连接电感L2的一端，所述电感L2的另一端为BUCK降压电路B的正极输出端OUT2+，所述开关S2的一端连接二极管D2的负极，所述二极管D2的正极为BUCK降压电路B的负极输入端IN2-，所述二极管D2的正极也为BUCK降压电路B的负极输出端OUT2-，所述BUCK降压电路B的负极输入端IN2-通过电容C2连接BUCK降压电路B的负极输出端OUT2-。
作为优选，还包括电池保护电路，所述电池GB1、电池GB2都连接电池保护电路。
作为优选，电池GB1、电池GB2都为单节锂离子电池。
作为优选，场效应管VD1、场效应管VD2都为N沟道场效应管。
作为优选，场效应管V1、场效应管V2都为N沟道场效应管。
本实用新型的有益效果如下：本实用新型的移动电源的充电电路与放电电路均采用了高效率BUCK降压电路，输入与输出的电源转换效率高，由于输出的5V电源采用了2节电池串联后通过BUCK电路降压输出，与采用单节电池进行BOOST升压输出相比，输出电路的转换效率更高，温升更低，当输出BUCK电路中的功率开关管即使失效短路时，也不会将电池短路，安全性更高，解决了市场上移动电源采用BOOST升压电路时当功率开关管失效会使电池短路而引起燃烧爆炸的严重安全问题。
附图说明
图1为背景技术中的电路原理图；
图2为实施例1的电路原理图；
图3为实施例2的电路原理图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：
实施例1：
如图2所示，一种降压输出的移动电源，包括USB输入5V的正极、USB输入5V的负极、BUCK降压电路A、场效应管V1、场效应管V2、充电控制电路、二极管VD1、二极管VD2、电池GB1、电池GB2、BUCK降压电路B、输出端正极、输出端负极，所述USB输入5V的正极连接BUCK降压电路A的正极输入端IN1+,所述USB输入5V的负极连接BUCK降压电路A的负极输入端IN1-，所述BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+连接场效应管V1的D极，所述BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-连接场效应管V2的S极,所述场效应管V1的G极与充电控制电路的DTRL1控制端相连接，所述场效应管V2的G极与充电控制电路的DTRL2控制端相连接，所述场效应管V1的S极连接场效应管V2的D极，所述BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+通过二极管VD1连接电池GB2的正极，所述BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-通过二极管VD2连接电池GB1的负极，所述电池GB2的负极连接电池GB1的正极，所述二极管V2的D极连接电池GB1的正极，所述电池GB2的正极连接BUCK降压电路B的正极输入端IN2+，所述电池GB1的负极连接BUCK降压电路B的负极输入端IN2-，所述BUCK降压电路B的正极输出端OUT2+为输出端正极，所述BUCK降压电路的负极输出端OUT2-为输出端负极。
如图2所示，BUCK降压电路A包括开关S1、二极管D1、电感L1、电容C1，所述开关S1的一端为BUCK降压电路A的正极输入端IN1+，所述开关S1的一端连接电感L1的一端，所述电感L1的另一端为BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+，所述开关S1的一端连接二极管D1的负极，所述二极管D1的正极为BUCK降压电路A的负极输入端IN1-，所述二极管D1的正极也为BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-，所述BUCK降压电路A的负极输入端IN1-通过电容C1连接BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-。
如图2所示，UCK降压电路B包括开关S2、二极管D2、电感L2、电容C2，所述开关S2的一端为BUCK降压电路B的正极输入端IN2+，所述开关S2的一端连接电感L2的一端，所述电感L2的另一端为BUCK降压电路B的正极输出端OUT2+，所述开关S2的一端连接二极管D2的负极，所述二极管D2的正极为BUCK降压电路B的负极输入端IN2-，所述二极管D2的正极也为BUCK降压电路B的负极输出端OUT2-，所述BUCK降压电路B的负极输入端IN2-通过电容C2连接BUCK降压电路B的负极输出端OUT2-，电池GB1、电池GB2都为单节锂离子电池，场效应管V1、场效应管V2都为N沟道场效应管。
其中电池GB1和GB2起到储存电量的作用；BUCK降压电路A用于将输入5V降压到4.2V对单节电池充电；充电控制电路控制V1和V2两个场效应使串联的两节电池可以轮流被充电；场效应管V1和V2是两节电池充电的控制开关管；二极管VD1和VD2防止两节电池向充电端放电；BUCK降压电路B将2节电池串联后的高电压降为5V电压输出。移动电源充电输入端为USB的5V输入，移动电源输出端为USB的5V输出。
电路的工作过程如下：
1、充电过程：当输入端有USB的5V电源输入时，BUCK降压电路A会将输入5V电源降压到4.2V来给电池充电，这时充电控制电路会控制场效应管V1和V2的工作状态，使V1和V2轮流导通，占空比各占50％，这时电池GB1和GB2会轮流进行充电，充电控制电路可以通过一个振荡电路或单片机来控制完成，充电控制电路的工作状态如下表：
2、放电过程：当USB输出端接有负载时，BUCK降压电路B会将2节串联的电池电压(6V～8.4V)降压到5V，成为USB的5V输出电压用来给外部负载供电。
从上述工作过程可知，该移动电源的充电电路与放电电路均采用了高效率的BUCK降压电路，与采用单节电池进行BOOST升压输出相比，输出电路的转换效率更高，温升更低，当输出BUCK电路中的功率开关管即使失效短路时，也不会将电池短路，安全性更高，解决了市场上移动电源采用BOOST升压电路，功率管开关失效短路时会使电池短路而引起燃烧爆炸的痛点问题。
实施例2：
如图3所示，一种降压输出的移动电源，包括USB输入5V的正极、USB输入5V的负极、BUCK降压电路A、场效应管V1、场效应管V2、充电控制电路、场效应管VD1、场效应管VD2、电池GB1、电池GB2、BUCK降压电路B、输出端正极、输出端负极，所述USB输入5V的正极连接BUCK降压电路A的正极输入端IN1+,所述USB输入5V的负极连接BUCK降压电路A的负极输入端IN1-，所述BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+连接场效应管V1的D极，所述BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-连接场效应管V2的S极,所述场效应管V1的G极与充电控制电路的DTRL1控制端相连接，所述场效应管V2的G极与充电控制电路的DTRL2控制端相连接，所述场效应管V1的S极连接场效应管V2的D极，所述BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+通过场效应管VD1连接电池GB2的正极，所述BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-通过场效应管VD2连接电池GB1的负极，所述电池GB2的负极连接电池GB1的正极，所述场效应管V2的D极连接电池GB1的正极，所述电池GB2的正极连接BUCK降压电路B的正极输入端IN2+，所述电池GB1的负极连接BUCK降压电路B的负极输入端IN2-，所述BUCK降压电路B的正极输出端OUT2+为输出端正极，所述BUCK降压电路的负极输出端OUT2-为输出端负极，场效应管VD1、场效应管VD2都连接充电控制电路。
如图3所示，BUCK降压电路A包括开关S1、二极管D1、电感L1、电容C1，所述开关S1的一端为BUCK降压电路A的正极输入端IN1+，所述开关S1的一端连接电感L1的一端，所述电感L1的另一端为BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+，所述开关S1的一端连接二极管D1的负极，所述二极管D1的正极为BUCK降压电路A的负极输入端IN1-，所述二极管D1的正极也为BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-，所述BUCK降压电路A的负极输入端IN1-通过电容C1连接BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-。
如图3所示，BUCK降压电路B包括开关S2、二极管D2、电感L2、电容C2，所述开关S2的一端为BUCK降压电路B的正极输入端IN2+，所述开关S2的一端连接电感L2的一端，所述电感L2的另一端为BUCK降压电路B的正极输出端OUT2+，所述开关S2的一端连接二极管D2的负极，所述二极管D2的正极为BUCK降压电路B的负极输入端IN2-，所述二极管D2的正极也为BUCK降压电路B的负极输出端OUT2-，所述BUCK降压电路B的负极输入端IN2-通过电容C2连接BUCK降压电路B的负极输出端OUT2-。电池GB1、电池GB2都连接电池保护电路，电池GB1、电池GB2都为单节锂离子电池，所述场效应管VD1、场效应管VD2都为N沟道场效应管，场效应管V1、场效应管V2都为N沟道场效应管。
充电控制电路的工作状态如下表所示：
放电过程：当USB输出端接有负载时，BUCK降压电路B会将2节串联的电池电压(6V～8.4V)降压到5V，成为USB的5V输出电压用来给外部负载供电。
此实施例2较实施例1来说，实施例1由于充电电流有流过VD1和VD2两个二极管，二极管有一定的管压降，会产生一些功率损耗，为了使充电电路具有更高的电源转换效率，具体的实施方法上可以将二极管VD1和VD2采用场效应管替代，因此实施例2的充电效率可以做到很高。
放电过程：当USB输出端接有负载时，BUCK降压电路B会将2节串联的电池电压(6V～8.4V)降压到5V，成为USB的5V输出电压用来给外部负载供电。
从上述工作过程可知，该移动电源的充电电路与放电电路均采用了高效率的BUCK降压电路，与采用单节电池进行BOOST升压输出相比，输出电路的转换效率更高，温升更低，当输出BUCK电路中的功率开关管即使失效短路时，也不会将电池短路，安全性更高，解决了市场上移动电源采用BOOST升压电路，功率管开关失效短路时会使电池短路而引起燃烧爆炸的痛点问题。
本实用新型的关键点在于移动电源的储能电池采用了2节锂离子电池串联的方式；充电电路与放电电路均采用了BUCK降压电路，没有使用BOOST升压电路，充电和放电的电源转换效率都高，内部通过充电控制电路给串联的2节电池轮流充电；输出电路通过BUCK电路降压输出，与采用单节电池进行BOOST升压输出相比，输出电路的转换效率更高，温升更低，当输出BUCK电路中的功率开关管即使失效短路时，也不会将电池短路，安全性更高。
需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一种具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种降压输出的移动电源，其特征在于，包括USB输入5V的正极、USB输入5V的负极、BUCK降压电路A、场效应管V1、场效应管V2、充电控制电路、功率开关管VD1、功率开关管VD2、电池GB1、电池GB2、BUCK降压电路B、输出端正极、输出端负极，所述USB输入5V的正极连接BUCK降压电路A的正极输入端IN1+,所述USB输入5V的负极连接BUCK降压电路A的负极输入端IN1-，所述BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+连接场效应管V1的D极，所述BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-连接场效应管V2的S极,所述场效应管V1的G极与充电控制电路的DTRL1控制端相连接，所述场效应管V2的G极与充电控制电路的DTRL2控制端相连接，所述场效应管V1的S极连接场效应管V2的D极，所述BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+通过功率开关管VD1连接电池GB2的正极，所述BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-通过功率开关管VD2连接电池GB1的负极，所述电池GB2的负极连接电池GB1的正极，所述场效应管V2的D极连接电池GB1的正极，所述电池GB2的正极连接BUCK降压电路B的正极输入端IN2+，所述电池GB1的负极连接BUCK降压电路B的负极输入端IN2-，所述BUCK降压电路B的正极输出端OUT2+为输出端正极，所述BUCK降压电路的负极输出端OUT2-为输出端负极。
2.根据权利要求1所述一种降压输出的移动电源，其特征在于，所述功率开关管VD1为二极管或场效应管VD1，所述功率开关管VD2为二极管或场效应管VD2。
3.根据权利要求2所述一种降压输出的移动电源，其特征在于，所述功率开关管VD1为场效应管VD1，功率开关管VD2为场效应管VD2，所述场效应管VD1、场效应管VD2都连接充电控制电路。
4.根据权利要求1所述一种降压输出的移动电源，其特征在于，所述BUCK降压电路A包括开关S1、二极管D1、电感L1、电容C1，所述开关S1的一端为BUCK降压电路A的正极输入端IN1+，所述开关S1的一端连接电感L1的一端，所述电感L1的另一端为BUCK降压电路A的正极输出端OUT1+，所述开关S1的一端连接二极管D1的负极，所述二极管D1的正极为BUCK降压电路A的负极输入端IN1-，所述二极管D1的正极也为BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-，所述BUCK降压电路A的负极输入端IN1-通过电容C1连接BUCK降压电路A的负极输出端OUT1-。
5.根据权利要求1所述一种降压输出的移动电源，其特征在于，所述BUCK降压电路B包括开关S2、二极管D2、电感L2、电容C2，所述开关S2的一端为BUCK降压电路B的正极输入端IN2+，所述开关S2的一端连接电感L2的一端，所述电感L2的另一端为BUCK降压电路B的正极输出端OUT2+，所述开关S2的一端连接二极管D2的负极，所述二极管D2的正极为BUCK降压电路B的负极输入端IN2-，所述二极管D2的正极也为BUCK降压电路B的负极输出端OUT2-，所述BUCK降压电路B的负极输入端IN2-通过电容C2连接BUCK降压电路B的负极输出端OUT2-。
6.根据权利要求1所述一种降压输出的移动电源，其特征在于，还包括电池保护电路，所述电池GB1、电池GB2都连接电池保护电路。
7.根据权利要求1所述一种降压输出的移动电源，其特征在于，所述电池GB1、电池GB2都为单节锂离子电池。
8.根据权利要求3所述一种降压输出的移动电源，其特征在于，所述场效应管VD1、场效应管VD2都为N沟道场效应管。
9.根据权利要求1所述一种降压输出的移动电源，其特征在于，所述场效应管V1、场效应管V2都为N沟道场效应管。
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Granted publication date: 20200908 |