CN221240152U - 一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及红外热成像仪技术领域，公开了一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统，包括USB电源电路、锂电池充放电电路、锂电池组、MCU控制电路、MCU上下电控制电路、充电指示灯电路、红外热成像仪系统，所述锂电池充放电电路通过电性分别与USB电源电路、锂电池组、MCU控制电路、红外热成像仪系统连接。该红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统满足了红外热成像仪电池快速充电的需求；有效的克服了电池充电过程中所产生的热量对红外热成像仪成像效果的影响，提高了成像质量；达到了红外热成像仪成像质量好、充电速度快、电池电量读取准确、红外热成像仪稳定可靠的目的。

Description

一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统

技术领域

本实用新型涉及红外热成像仪技术领域，特别涉及一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统。

背景技术

红外热成像是将不可见的红外辐射变为可见的热图像。红外热成像仪由供电系统、红外光学系统、红外线探测器、探测器读出电路、图像信号处理与显示、显示器等部分构成。

其中，红外热成像仪供电系统由内置锂电池供电的，市场需求内置电池充电速率快，续航时间长。续航时间长即需要电池容量相对较大；充电速率快，即能够在较短的时间内充满大容量电池。充电速率快，必然在短时间内产生大量的热量。红外热像仪对热很敏感，产生的热量会影响红外热成像仪的成像质量。同时，充电产生的大量热量如累积在机壳内面，会使机壳内温度过高，影响红外热成像仪的稳定性。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统，以达到红外热成像仪的充电速率快、续航时间长、成像稳定的目的，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统，包括USB电源电路、锂电池充放电电路、锂电池组、MCU控制电路、MCU上下电控制电路、充电指示灯电路、红外热成像仪系统，

所述锂电池充放电电路通过电性分别与USB电源电路、锂电池组、MCU控制电路、红外热成像仪系统连接，所述MCU控制电路连接与USB电源电路、MCU上下电控制电路、充电指示灯电路、红外热成像仪系统分别通过电性连接，所述锂电池组为锂电池充放电电路供电；

所述USB电源电路包括输入端USB TEPYC接口和PD协议快充电压诱骗芯片，所述USB电源电路输入端为16pin的Type_C母座，与供电电源连接，供电电源为电脑主机接口、电源适配器、充电宝三者中任意一种均可；所述PD协议快充电压诱骗芯片型号为LDR6328，依靠CC1\CC2脚设置能够识别供电电源端的PD快充设备，且不影响USB的数据通讯；所述USB电源电路具备USB插拨检测功能，将检测信号USB_ID提供给MCU控制电路及MCU上下电控制电路；当USB插入时，会给出高电平给单片机IO口；若没有USB插入，单片机IO则检测的为低电平；其输出USB_VCC为锂电池充放电电路输入；

所述锂电池充放电电路为锂电池充电管理芯片，其输入与USB电源电路输出USB_VCC连接；当USB的供电输入端功率足够时，同时给锂电池充电以及给红外热成像系统供电；当供电功率不足时，充电管理芯片能自动降低充电电流，优先满足红外热成像系统供电；当供电功率无法满足红外热成像仪工作时，电池补充供电；当USB供电端没有接入时，锂电池组独立供电；当USB的供电输入端接入且功率足够时，锂电池组不供电，仅由USB供电端给红外热成像仪供电；当红外热成像仪在开机状态时，为减少电池充电产生的热量，避免对红外图像产生热干扰，此时MCU配置充电管理芯片的充电电流大小寄存器，降低充电电流；当红外热成像仪处于关机状态时，MCU则控制充电管理芯片提升充电电流，让电池进行快速充电；

所述锂电池组是内置于红外热成像仪内部；所述锂电池组还带有库仑计，能准确计量电池电量，并通过I2C总线信号I2C_BAT将电池电量传送给MCU；当红外热成像仪处于关机状态时，MCU则控制充电管理芯片提升充电电流，让电池进行快速充电；快速充电电流设置为2A；如输入端设备满足PD快充，则充电功率可达18W；

所述MCU控制电路具体为一个单片机芯片实现系统控制，所述单片机芯片型号为STC8G1K08-38I；单片机电路供电端为VCC_MCU，具体为直流3.3V；通过I2C总线I2C_LIM程控充电芯片的充电电流；通过I2C总线I2C_BAT读取锂电池组电量，并将电量信息通过URTA串口总线传递给红外热成像仪系统；通过OLED界面显示电量的百分比；当USB插拔检测信号USB_ID为高电平时，表示有USB接入，单片机判定电池电量，如果此时电池为满电，则控制充电指示灯电路的绿灯亮；否则锂电池在被充电，则控制充电指示灯电路的红灯亮；

所述MCU上下电控制电路包括DC-DC降压芯片以及两个二极管D1、D2级成的“或”门电路，其输入为充电管理芯片的输入VCC_SYS，输出VCC_MCU供单片机供电。

优选的，所述USB电源电路输入端为16pin的Type_C母座，与供电电源连接，供电电源为电脑主机接口、电源适配器、充电宝三者中任意一种均可。

优选的，所述锂电池充电管理芯片与MCU控制电路通过I2C总线信号I2C_LIM通信。

优选的，所述锂电池组还包含过充过放保护电路。

优选的，所述锂电池组为3节18500电池并联，额定电压为3.7V，总容量4800mAH。

优选的，所述红外热成像仪系统通过充电管理芯片输出电压VCC_SYS进行供电。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：该红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统满足了红外热成像仪电池快速充电的需求；有效的克服了电池充电过程中所产生的热量对红外热成像仪成像效果的影响，提高了成像质量；达到了红外热成像仪成像质量好、充电速度快、电池电量读取准确、红外热成像仪稳定可靠的目的。

附图说明

图1为本实用新型系统框图；

图2为本实用新型USB电源电路框图；

图3为本实用新型锂电池充放电电路框图；

图4为本实用新型MCU控制电路框图。

具体实施例

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-4所示，一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统，包括USB电源电路、锂电池充放电电路、锂电池组、MCU控制电路、MCU上下电控制电路、充电指示灯电路、红外热成像仪系统，

锂电池充放电电路通过电性分别与USB电源电路、锂电池组、MCU控制电路、红外热成像仪系统连接，MCU控制电路连接与USB电源电路、MCU上下电控制电路、充电指示灯电路、红外热成像仪系统分别通过电性连接，锂电池组为锂电池充放电电路供电；

如图2所示，USB电源电路包括输入端USB TEPYC接口和PD协议快充电压诱骗芯片，USB电源电路输入端为16pin的Type_C母座，与供电电源连接，供电电源为电脑主机接口、电源适配器、充电宝三者中任意一种均可；PD协议快充电压诱骗芯片型号为LDR6328，依靠CC1\CC2脚设置能够识别供电电源端的PD快充设备，且不影响USB的数据通讯；PD快充电压诱骗器，可自动诱骗PD输出5V\9V\12V电压；EPP/BPP引脚悬空表示诱骗适配器优先输出9v，没有就是5v；外部下拉电阻到地表示诱骗适配器按照优先顺序输出12v、9v、5v，没有就选择下一个，直到输出支持的电压；USB电源电路具备USB插拨检测功能，将检测信号USB_ID提供给MCU控制电路及MCU上下电控制电路，如图4所示；当USB插入时，会给出高电平给单片机IO口；若没有USB插入，单片机IO则检测的为低电平；其输出USB_VCC为锂电池充放电电路输入，如图3所示；

锂电池充放电电路为锂电池充电管理芯片，其输入与USB电源电路输出USB_VCC连接；当USB的供电输入端功率足够时，同时给锂电池充电以及给红外热成像系统供电；当供电功率不足时，充电管理芯片能自动降低充电电流，优先满足红外热成像系统供电；当供电功率无法满足红外热成像仪工作时，电池补充供电；保证红外热成像仪在任何USB输入端均可正常工作；当USB供电端没有接入时，锂电池组独立供电；当USB的供电输入端接入且功率足够时，锂电池组不供电，仅由USB供电端给红外热成像仪供电；锂电池充电管理芯片与MCU控制电路通过I2C总线信号I2C_LIM通信，如图3所示；当红外热成像仪在开机状态时，为减少电池充电产生的热量，避免对红外图像产生热干扰，此时MCU配置充电管理芯片的充电电流大小寄存器，降低充电电流；当红外热成像仪处于关机状态时，MCU则控制充电管理芯片提升充电电流，让电池进行快速充电；

锂电池组是内置于红外热成像仪内部，如图3所示，为3节18500电池并联，额定电压为3.7V，总容量4800mAH；锂电池组还包含过充过放保护电路；锂电池组还带有库仑计，能准确计量电池电量，并通过I2C总线信号I2C_BAT将电池电量传送给MCU；如上，当红外热成像仪处于关机状态时，MCU则控制充电管理芯片提升充电电流，让电池进行快速充电；快速充电电流设置为2A；如输入端设备满足PD快充，则充电功率可达18W；

MCU控制电路具体为一个单片机芯片实现系统控制，单片机芯片型号为STC8G1K08-38I；如图4所示；单片机电路供电端为VCC_MCU，具体为直流3.3V；通过I2C总线I2C_LIM程控充电芯片的充电电流；如上，当红外热成像仪在开机状态时，为减少电池充电产生的热量，避免对红外图像产生热干扰，此时MCU配置充电管理芯片的充电电流大小寄存器，降低充电电流；当红外热成像仪处于关机状态时，MCU则控制充电管理芯片提升充电电流，让电池进行快速充电；通过I2C总线I2C_BAT读取锂电池组电量，并将电量信息通过URTA串口总线传递给红外热成像仪系统；通过OLED界面显示电量的百分比；当USB插拔检测信号USB_ID为高电平时，表示有USB接入，单片机判定电池电量，如果此时电池为满电，则控制充电指示灯电路的绿灯亮；否则锂电池在被充电，则控制充电指示灯电路的红灯亮；

如上，MCU为单片机芯片，具体的为型号：STC8G1K08-38I。单片机工作时具有一定的功耗。显然，在不需工作时，将其电断掉，减少电池损耗，延长电池续航时间。单片机具体工作工况如下表：

工况a：红外热成像系统开机，USB输入有连接。此工况条件下，

1、MCU需要读取电池电量，并将电池电量传送给红外系统。并控制充电指示灯。

2、MCU需要通过I2C总线控制充电芯片的充电电流值。

工况b：红外系统开机，USB没有输入。此工况条件下，MCU需要读取电池电量，并将电池电量传送给红外系统。

工况c：红外系统关机，USB输入。此工况条件下，

1、MCU需要读取电池电量，以此控制充电指示灯电路。

2、MCU需要通过I2C总线控制充电芯片的充电电流值。将充电电流调节为最大值，保证快速的对电池进行充电。

工况d：红外系统关机，USB末连接。此工况条件下，不需要MCU工作，切断MCU电源，节省电池电量。

如上，在工况a、工况b、工况c，三种情况下，MCU需要上电工作，而在工况D条件下，MCU不需要上电工作，此时需要切断MCU的电源。

MCU上下电控制电路包括DC-DC降压芯片以及两个二极管D1、D2级成的“或”门电路，其输入为充电管理芯片的输入VCC_SYS，输出VCC_MCU供单片机供电；在工况a、工况b、工况c，三种情况下，USB_ID或者KEY_ON信号至少有一个高电平，能够使能DC-DC降压芯片，VOUT输入VCC_OUT供单片机工作；在工况d条件下，USB_ID以及KEY_ON信号均为低电平，DC_DC降压芯片被失能而不能对外供电；

如图4所示，红外热成像仪系统通过充电管理芯片输出电压VCC_SYS进行供电；单片机将电池电量信号、USB_ID信号通过URTA串口总线传递给红外热成像仪的控制单元，控制单元控制显示界面显示电量百分比；如有USB插入，红外热成像仪控制单元检测到USB_ID信号为高电平，则界面显示有USB图标；另一方面，红外热成像仪系统会将开机信号传送给MCU上下电控制电路，控制MCU的上下电。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统，包括USB电源电路、锂电池充放电电路、锂电池组、MCU控制电路、MCU上下电控制电路、充电指示灯电路、红外热成像仪系统，其特征在于：

所述锂电池充放电电路通过电性分别与USB电源电路、锂电池组、MCU控制电路、红外热成像仪系统连接，所述MCU控制电路连接与USB电源电路、MCU上下电控制电路、充电指示灯电路、红外热成像仪系统分别通过电性连接，所述锂电池组为锂电池充放电电路供电；

所述USB电源电路包括输入端USB TEPYC接口和PD协议快充电压诱骗芯片，所述USB电源电路输入端为16pin的Type_C母座，与供电电源连接，供电电源为电脑主机接口、电源适配器、充电宝三者中任意一种均可；所述PD协议快充电压诱骗芯片型号为LDR6328，依靠CC1\CC2脚设置能够识别供电电源端的PD快充设备，且不影响USB的数据通讯；所述USB电源电路具备USB插拨检测功能，将检测信号USB_ID提供给MCU控制电路及MCU上下电控制电路；当USB插入时，会给出高电平给单片机IO口；若没有USB插入，单片机IO则检测的为低电平；其输出USB_VCC为锂电池充放电电路输入；

所述锂电池充放电电路为锂电池充电管理芯片，其输入与USB电源电路输出USB_VCC连接；当USB的供电输入端功率足够时，同时给锂电池充电以及给红外热成像系统供电；当供电功率不足时，充电管理芯片能自动降低充电电流，优先满足红外热成像系统供电；当供电功率无法满足红外热成像仪工作时，电池补充供电；当USB供电端没有接入时，锂电池组独立供电；当USB的供电输入端接入且功率足够时，锂电池组不供电，仅由USB供电端给红外热成像仪供电；当红外热成像仪在开机状态时，为减少电池充电产生的热量，避免对红外图像产生热干扰，此时MCU配置充电管理芯片的充电电流大小寄存器，降低充电电流；当红外热成像仪处于关机状态时，MCU则控制充电管理芯片提升充电电流，让电池进行快速充电；

所述锂电池组是内置于红外热成像仪内部；所述锂电池组还带有库仑计，能准确计量电池电量，并通过I2C总线信号I2C_BAT将电池电量传送给MCU；当红外热成像仪处于关机状态时，MCU则控制充电管理芯片提升充电电流，让电池进行快速充电；快速充电电流设置为2A；如输入端设备满足PD快充，则充电功率可达18W；

所述MCU控制电路具体为一个单片机芯片实现系统控制，所述单片机芯片型号为STC8G1K08-38I；单片机电路供电端为VCC_MCU，具体为直流3.3V；通过I2C总线I2C_LIM程控充电芯片的充电电流；通过I2C总线I2C_BAT读取锂电池组电量，并将电量信息通过URTA串口总线传递给红外热成像仪系统；通过OLED界面显示电量的百分比；当USB插拔检测信号USB_ID为高电平时，表示有USB接入，单片机判定电池电量，如果此时电池为满电，则控制充电指示灯电路的绿灯亮；否则锂电池在被充电，则控制充电指示灯电路的红灯亮；

所述MCU上下电控制电路包括DC-DC降压芯片以及两个二极管D1、D2级成的“或”门电路，其输入为充电管理芯片的输入VCC_SYS，输出VCC_MCU供单片机供电。

2.根据权利要求1所述的一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统，其特征在于：所述USB电源电路输入端为16pin的Type_C母座，与供电电源连接，供电电源为电脑主机接口、电源适配器、充电宝三者中任意一种均可。

3.根据权利要求1所述的一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统，其特征在于：所述锂电池充电管理芯片与MCU控制电路通过I2C总线信号I2C_LIM通信。

4.根据权利要求1所述的一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统，其特征在于：所述锂电池组还包含过充过放保护电路。

5.根据权利要求1所述的一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统，其特征在于：所述锂电池组为3节18500电池并联，额定电压为3.7V，总容量4800mAH。

6.根据权利要求1所述的一种红外热成像仪的内置锂离子电池供电管理系统，其特征在于：所述红外热成像仪系统通过充电管理芯片输出电压VCC_SYS进行供电。