CN219477622U - 一种新型电能收集充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型电能收集充电器，包括壳体和设置在壳体内的控制电路，控制电路包括单片机处理器和与单片机处理器电连接的电压检测模块、显示模块、温度传感器、报警指示模块、电源模块、切换电路、PWM驱动芯片、充电电流采集电路，电压检测模块输入端连接废旧电池，废旧电池输出端还连接升压电路、降压电路，升压电路、降压电路输出端连接切换电路，切换电路、PWM驱动芯片输出端均连接MOS管电路，MOS管电路输出端连接充电电流采集电路、充电电池。本实用新型新型电能收集充电器与外部充电座或者充电夹配合可以适应不同形状、不同规格的废旧电池能源回收。充电时具有过流保护、过温保护、参数显示等功能，使用体验好。

Description

一种新型电能收集充电器

技术领域

本实用新型涉及电能收集技术领域，尤其涉及一种新型电能收集充电器。

背景技术

在实际生活中，电池是必不可少的一种供电装置，电池是指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置，电池主要分为干电池、铅蓄电池和锂电池。

以1.5V干电池为例，当电压低于1.2V时，将有40％—60％的剩余电能无法再被普通的电子产品使用，而全球每天丢弃的废旧电池数以亿计，由此造成大量的电能浪费。

为解决现状中的浪费问题，设计出了电能收集充电器来收集20V以下的各种电池的剩余电能；目前，现有的电能收集充电器主要有两种形式，一种是基于单片机控制的充电器，另一种是太阳能电池板；虽然现有的电能收集充电器可以在一定程度上回收电能进行充电，但对废旧电池的电压要求较高，应用范围小。同时，现有的电池大小、形状不一，在对废旧电池进行电能收集时操作不便。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型电能收集充电器，以解决现有技术的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种新型电能收集充电器，包括壳体和设置在壳体内的控制电路，所示控制电路包括单片机处理器和与单片机处理器电连接的电压检测模块、显示模块、温度传感器、报警指示模块、电源模块、切换电路、PWM驱动芯片、充电电流采集电路，所述电压检测模块输入端连接废旧电池，所述废旧电池输出端还连接升压电路、降压电路，所述升压电路、降压电路输出端连接切换电路，所述切换电路、PWM驱动芯片输出端均连接MOS管电路，所述MOS管电路输出端连接充电电流采集电路、充电电池。

进一步的，所述壳体内上还两端部分别设置充电接口、放电接口，所述壳体正面设置显示模块、报警指示模块。

进一步的，所述壳体内通过充电接口连接废旧电池安装座，所述废旧电池安装座内设置用于放置电池的安装槽，所述废旧电池安装座还通过电线连接充电接头，所述充电接头与充电接口相配合，所述充电接口与控制电路连接。

进一步的，所述壳体内通过充电接口连接充电接线夹，所述充电接线夹一端设置充电接头，所述充电接头通过电线连接正极线夹和负极线夹，所述充电接头与充电接口相配合，所述充电接口与控制电路连接。

进一步的，所述电压检测模块为基于INA826芯片的电压采集电路。

进一步的，所述PWM驱动芯片为TPS2836芯片。

进一步的，所述升压电路为基于同步升压变换器TPS61200的升压电路。

进一步的，所述降压电路为基于降压开关变换器TPS5430的降压电路。

进一步的，所述切换电路为基于三极管和继电器的切换电路，所述继电器公共触点连接MOS管电路，所述继电器两个动作触点分别连接升压电路、降压电路。

进一步的，所述充电电流采集电路为基于INA282芯片的电流采集电路。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型新型电能收集充电器与外部充电座或者充电夹配合可以适应不同形状、不同规格的废旧电池能源回收。充电控制电路设置电压检测，可以自动切换是降压处理还是升压处理，并可以输出给充电电路稳定的电压。充电时具有过流保护、过温保护、参数显示等功能，使用体验好。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的切换电路原理图。

图3是本实用新型的充电电路原理图。

图4是本实用新型的降压电路原理图。

图5是本实用新型的升压电路原理图。

图6是本实用新型的电压检测模块原理图。

图7是本实用新型的充电电流采集电路原理图。

图8是本实用新型的充电器内部结构布置图和与其配合的充电座结构示意图。

图9是本实用新型的充电器正面外观结构图。

图10是本实用新型的充电器与其配合的充电夹结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种新型电能收集充电器，包括壳体15和设置在壳体内15的控制电路16，所示控制电路16包括单片机处理器1和与单片机处理器1电连接的电压检测模块3、显示模块4、温度传感器5、报警指示模块6、电源模块9、切换电路10、PWM驱动芯片11、充电电流采集电路13，电压检测模块3输入端连接废旧电池2，废旧电池2输出端还连接升压电路7、降压电路8，升压电路7、降压电路8输出端连接切换电路10，切换电路10、PWM驱动芯片11输出端均连接MOS管电路12，MOS管电路12输出端连接充电电流采集电路13、充电电池14。

如图8、9所示，壳体内15上还两端部分别设置充电接口17、放电接口18，壳体正面设置显示模块4、报警指示模块6。壳体内15通过充电接口17连接废旧电池安装座20，废旧电池安装座20内设置用于放置电池的安装槽，废旧电池安装座20还通过电线连接充电接头19，充电接头19与充电接口17相配合。

如图10所示，壳体内15通过充电接口17连接充电接线夹21，充电接线夹21一端设置充电接头19，充电接头19通过电线连接正极线夹210和负极线夹211，充电接头19与充电接口17相配合。

如图6所示，电压检测模块3为基于INA826芯片的电压采集电路。将废旧电池2电压输出的电压Uo分压到合适值，同时将5v也分压得到基准电压，输入到INA826芯片的输入端，差分放大后输出得到采集的电压给单片机处理器1，因为是输入输出是线性关系，单片机处理器1得到是反映废旧电池2电压的映射电压。单片机处理器1采集到废旧电池2后，根据采集值可以判断废旧电池2电压高低，进而判断是需要升压还是降压。

如图7所示，充电电流采集电路13为基于INA282芯片的电流采集电路，如图要采集的充电电压Vin(PWM驱动芯片、MOS管电路组成的充电电路的输出电压)流经电阻R3、R4后，在R4上产生分压，充电电压Vin和分压电压输入到INA282芯片的输入端，在输出端Vout上得到反映充电电流的电压(因为电流与输出电压是线性关系)给单片机处理器，单片机处理器判断是否充电过流，进而是否决定报警指示。

如图3所示，PWM驱动芯片11为TPS2836芯片。TPS2836是具有同步整流功能的PWM驱动芯片，其静态功耗为2mA，能3.6V供电，最大驱动电流2A。IRF7822是增强型N沟道MOS管，导通电阻5.5m,损耗小，最大漏源电流IDS＝20A。图3中TPS2836的1脚是PWM波的输入端，经内部反相分别从5脚和6脚输出两路反相的PWM信号驱动IRF7822，电阻R1和R2是起缓冲作用，防止驱动的电压尖峰击穿MOS管。3脚DT端用作同步整流使能，低电平有效；当充电器输出电流超过阈值范围时，单片机将3脚置高，不使能同步整流，5脚输出低电平，IRF7822截止，肖特基二极管1N5819工作；相反，当输出电流在阈值范围内时，3脚置低，使能同步整流，5脚输出PWM波，IRF7822正常工作。

如图5所示，升压电路7为基于同步升压变换器TPS61200的升压电路。当电源电压在0～3.6V时，需要进行升压处理。系统采用同步升压变换器TPS61200，其输入电压范围达0.3V～5.5V，输出电流限制在1.3A，输出电压稳定在3.6V，转换效率可以达到93％，能给控制部分供电，并能以很大电流向电池充电。

如图4所示，降压电路8为基于降压开关变换器TPS5430的降压电路。当电源电压在10V～20V时，电路进行降压。系统采用降压开关变换器TPS5430，输入电压4.5V～40V，能稳定输出在3.6V，当Vo＝3.6V，Io＝0.2A，Vin在5.5～20V变化时，效率90％以上。芯片带有内部过流过压保护，使电路更安全稳定。

如图2所示，切换电路10为基于三极管和继电器的切换电路，继电器公共触点连接MOS管电路12，继电器两个动作触点分别连接升压电路7、降压电路8。

本实用新型的工作原理是：

废旧电池安装座20的电池安装槽不限于一种规格，可以是适应5号、7号等不同大小电池的规格。将废旧电池安装座20中安装废旧电池后(废旧电池均为串联连接)，将废旧电池安装座20上的充电接头19插入充电接口17，通过充电接口17将电池的电能传送到控制电路16，进而实现对充电电池14进行充电。另外，对于比较大的电池，比如电动车上的方形电池，由于不方便安装，通过图10的正极线夹210和负极线夹211夹住电池的正负极，然后另一端的充电接头19插入充电接口17。

控制电路16对充电电池14进行充电时，首先通过电压检测模块3采集废旧电池电压，单片机处理器1采集到废旧电池2电压后，根据采集值可以判断废旧电池2电压高低，进而判断是需要升压还是降压。比如当电源电压在0～3.6V时，需要进行升压处理；当电源电压在10V～20V时，电路进行降压。根据是否升压或者降压，通过分别给切换电路10的三极管基极高低电平，就可以控制继电器切换到升压电路还是降压电路，通过升压电路或者降压电路均能稳定输出在3.6V电压，3.6V电压输出到图3电路的POWER_IN,通过PWM驱动芯片、MOS管组成的充电电路变换在VO输出充电电流，最终给外部终端(手机、平板电脑等)充电，实现将废旧电池能源再循环利用。

充电过程中，充电电流采集电路13采集充电电流，当电流过大时，单片机处理器控制PWM驱动芯片3脚DT端，用作同步整流使能，低电平有效；当充电器输出电流超过阈值范围时，单片机将3脚置高，不使能同步整流，5脚输出低电平，IRF7822截止，肖特基二极管1N5819工作；相反，当输出电流在阈值范围内时，3脚置低，使能同步整流，5脚输出PWM波，IRF7822正常工作。同时控制报警指示电路报警。另外，温度传感器可以检测充电器温度，温度过高报警。显示模块(LCD显示屏)显示充电参数。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型电能收集充电器，其特征在于：包括壳体(15)和设置在壳体(15)内的控制电路(16)，所示控制电路(16)包括单片机处理器(1)和与单片机处理器(1)电连接的电压检测模块(3)、显示模块(4)、温度传感器(5)、报警指示模块(6)、电源模块(9)、切换电路(10)、PWM驱动芯片(11)、充电电流采集电路(13)，所述电压检测模块(3)输入端连接废旧电池(2)，所述废旧电池(2)输出端还连接升压电路(7)、降压电路(8)，所述升压电路(7)、降压电路(8)输出端连接切换电路(10)，所述切换电路(10)、PWM驱动芯片(11)输出端均连接MOS管电路(12)，所述MOS管电路(12)输出端连接充电电流采集电路(13)、充电电池(14)。

2.如权利要求1所述的一种新型电能收集充电器，其特征在于：所述壳体(15)内上还两端部分别设置充电接口(17)、放电接口(18)，所述壳体正面设置显示模块(4)、报警指示模块(6)。

3.如权利要求2所述的一种新型电能收集充电器，其特征在于：所述壳体(15)内通过充电接口(17)连接废旧电池安装座(20)，所述废旧电池安装座(20)内设置用于放置电池的安装槽，所述废旧电池安装座(20)还通过电线连接充电接头(19)，所述充电接头(19)与充电接口(17)相配合，所述充电接口(17)与控制电路(16)连接。

4.如权利要求2所述的一种新型电能收集充电器，其特征在于：所述壳体(15)内通过充电接口(17)连接充电接线夹(21)，所述充电接线夹(21)一端设置充电接头(19)，所述充电接头(19)通过电线连接正极线夹(210)和负极线夹(211)，所述充电接头(19)与充电接口(17)相配合，所述充电接口(17)与控制电路(16)连接。

5.如权利要求1所述的一种新型电能收集充电器，其特征在于：所述电压检测模块(3)为基于INA826芯片的电压采集电路。

6.如权利要求1所述的一种新型电能收集充电器，其特征在于：所述PWM驱动芯片(11)为TPS2836芯片。

7.如权利要求1所述的一种新型电能收集充电器，其特征在于：所述升压电路(7)为基于同步升压变换器TPS61200的升压电路。

8.如权利要求1所述的一种新型电能收集充电器，其特征在于：所述降压电路(8)为基于降压开关变换器TPS5430的降压电路。

9.如权利要求1所述的一种新型电能收集充电器，其特征在于：所述切换电路(10)为基于三极管和继电器的切换电路，所述继电器公共触点连接MOS管电路(12)，所述继电器两个动作触点分别连接升压电路(7)、降压电路(8)。

10.如权利要求1所述的一种新型电能收集充电器，其特征在于：所述充电电流采集电路(13)为基于INA282芯片的电流采集电路。