CN2850095Y - 一种便携式可充电电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便携式可充电电源，包括一对电芯联接其上的电源端子(B+、B－)，与外部电源联接并为电芯提供充电电源的插座J1，向负载输出稳定直流电源的插座J2，在所述电源端子(B+、B－)和插座J1上联接一充电放电控制保护电路；在所述的插座J2上联接一电源输出与电量显示控制电路。本实用新型提供一种基于PWM变换器控制的软开关实现恒定输出、安全可靠、效率高、寿命长、性价比高的便携式充电电源；对电芯实现了过充、过放、过流、短路四重保护，实现了电芯电量的显示，并且显示准确、误差小，同时还能实现显示使用时间，低电压报警的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源提供装置，特别是指一种利用可充电池作电源的便携式充电电源。
背景技术
目前，随着可充电电池的发展，出现了许多以可充电电池作电源的装置，如电子产品中的收音机、手机、数码相机、摄像机等；照明用的便携式光源所用的电源；同时利用可充电电池作电源装置的电源有利于环保和节约能源，如电动车。但用充电电池作电源的现有装置中，往往不能保证输出电压恒定不变，造成用电负载的波动，影响其性能的发挥，严重的会将用电负载损坏。在中低端的充电电源装置中，考虑到成本不能太高，一般都没有电池电量的检测装置，使用者在实际的使用中，由于不能知道电池还可使用多久，不能提早进行充电，一般会携带多个电源装置，这就给使用者带来了诸多不便；而在高端的产品中虽装有电池检测装置，但电路复杂，成本高，如中国发明专利CN96110414.7公开了一种电池不足检测装置、具有该装置的电源电路以及具有该电源电路的携带用机器，该装置在检测上述电池电压下降时的使用临界电压的电池不足时，用相应于上述电池电压而变动的电源电压驱动的A/D变换电路；在达到与上述A/D变换电路的输入连接的上述使用临界电压时，产生一定电压的稳定电压发生电路；控制上述A/D变换电路的动作以及上述携带机器的动作的控制电路，由于上述电源电压下降而上述A/D变换电路的平均ILSB比特的电压变小，则变换上述一定电压的数字数据值相对上升，当与上述控制电路中预先设定的规定数字值相比较，上述已变换的数字数据值变大时，把其作为动作临界电压，进行电池不足动作。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于PWM变换器控制的软开关实现恒定输出、电量状态显示、安全可靠、效率高、寿命长、性价比高的便携式充电电源。
本实用新型通过以下技术方案来实现：设计一种便携式可充电电源，包括一对电芯联接其上的电源端子(B+、B-)，与外部电源联接并为电芯提供充电电源的插座J1，向负载输出稳定直流电源的插座J2，在所述电源端子(B+、B-)和插座J1上联接一充电放电控制保护电路；在所述的插座J2上联接一电源输出与电量显示控制电路。
所述的充电放电控制保护电路，包括充放电控制保护集成电路U1、双场效应管集成电路U3、电阻R1、R2、电容C1，插座J1分别与U1的5脚(VDD)、6脚(VSS)和电容C1联接，电源B+端通过电阻R1与U1的5脚(VDD)联接，U1的1脚与U3的第一栅极(G1)联接，U1的3脚与U3的第二栅极(G2)联接，U3的第一源极(S1)与电源B-端联接，U3的第二源极(S2)与插座J2联接。
所述的电源输出与电量显示控制电路包括控制电路U2，与U2联接的DC/DC转换电路和高低电平转换电路，DC/DC转换电路与插座J2联接，高低电平转换电路与插座J1和插座J2联接。
所述控制电路U2，包括脉冲宽度调制PWM电路、电池电压采样电路、基准电压源电路和电量状态显示电路；所述的脉冲宽度调制PWM电路输出PWM调制信号通过U2的2脚与DC/DC转换电路联接，实现用PWM调制DC/DC转换电路中输入波形的占空比，在插座J2两端得到稳定的直流输出；所述的电池电压采样电路包括电阻R14、R15、电容C2和场效应管Q6，Q6的栅极与控制电路U2的18脚(CLK)联接，电容C2并接于漏极与源极之间，电阻R14、R15串联后一端与Q6的漏极联接，另一端与电源B+端子联接；在所述串联电阻R14、R15的中点，通过电阻R21与U2的8脚(P0WER)联接；所述的基准电压源电路由电阻R8和三端基准稳压管D4组成，三端基准稳压管D4的阴极C通过电阻R8与U2的5脚(VCC)联接，D4的参考端R与U2的17脚(VREF)联接，阳极接地；所述的电量状态显示电路包括自复位按钮SW1、发光二极管LED1-LED4或液晶显示LCD，自复位按钮SW1并接于控制电路U2的5脚(VCC)与电池B+端子之间，发光二极管LED1-LED4或液晶显示LCD，并接于U2的11-14脚，当插座J1、J2分别接上外部电源、负载或按下自复位按钮SW1时，能通过发光二极管LED1-LED4或液晶显示LCD显示当前电芯电量状态。
所述DC/DC转换电路包括DC/DC转换器U4、电感L1、二极管D1、电容C3和电解电容C4，DC/DC转换器U4的8脚通过电感L1与电源B+端联接，U4的1脚通过由二极管D1、电容C3、电解电容C4组成的整流滤波电路与插座J2相联。
所述高低电平转换电路，由晶体管Q4、场效应管Q5、电阻R7、R11、R12、R20、二极管D2、D3组成，Q5的栅极通过二极管D2、D3与插座J1、J2联接，电阻R11、R20分别与插座J2、J1联接，为晶体管Q4、场效应管Q5提供偏置电压，Q5的漏极通过电阻R7与三极管Q4的基极联接，Q4的集电极与U2的5脚(VCC)联接。
控制电路U2还与一电流反馈电路联接，所述的电流反馈电路包括电阻R6和由电阻R5与电容C8组成的积分电路，控制电路U2的20脚(L+)与由电阻R5、电容C8组成的积分电路联接，积分电路通过电阻R6联接于U3的第二源极上。
所述DC/DC转换电路还与一电压反馈电路相连接，所述的电压反馈电路由电阻R9、R10、电容C10组成，电阻R10与电容C10并联后与电阻R9一端及U2的9脚(DISV)联接，电阻R9的另一端与DC/DC转换器U4的1脚联接。
本实用新型便携式充电电源，电源中的充电放电控制保护电路无论是在充电的过程还是放电的过程，都能对电芯的过充电、过放电、过电流和短路实施四重保护，过充/过放保护电压误差范围很小，输出电压恒定，电路中的电流限制在一定范围之内，有效地延长了电芯的使用寿命；实现了电芯电量的显示，并且显示准确、误差小，同时还能实现显示使用时间，低电压报警的功能。本电源做到人性化设置，便于携带，为你的生活带来极大的便利。
附图说明
图1为本实用新型便携式充电电源原理方框图；
图2为本实用新型便携式充电电源充电放电控制保护电路、DC/DC转换电路和高低电平转换电路的电路原理图；
图3为本实用新型便携式充电电源控制电路U2的脉冲宽度调制PWM电路和由四个发光二极管组成的电量状态显示电路电路原理图；
图4为本实用新型便携式充电电源电池电压采样电路电路原理图；
图5为本实用新型便携式充电电源基准电压源电路电路原理图。
具体实施方式
下面参考附图进行详细说明：
如图1所示，本实用新型便携式充电电源的原理方框图，包括联接于电源端子(B+、B-)上的电芯，与电芯联接并为其提供充电电源的插座J1，在所述的电芯上联接一充电放电控制保护电路；在电芯的B+端上联接有由高低电平转换电路电路、DC/DC转换电路和控制电路组成的电源输出与电量显示控制电路，电源输出与电量显示控制电路通过插座J2向负载输出稳定直流电源。
如图2-5所示，控制电路U2，包括脉冲宽度调制PWM电路、电池电压采样电路、基准电压源电路和电量状态显示电路；脉冲宽度调制PWM电路输出PWM调制信号通过U2的2脚与DC/DC转换电路联接，实现用PWM调制DC/DC转换电路中输入波形的占空比，在插座J2两端得到稳定的直流输出；控制电路U2还与由电阻R9、R10、电容C10组成的电压反馈电路联接，通过电阻R9采集电源输出的电压情况，反馈到U2的9脚(DISV)，经控制电路U2内部判断后，从新调整输出的PWM调制信号，使电源输出恒定不变；同时控制电路U2的20脚(L+)与由电阻R5、电容C8组成的积分电路联接，积分电路通过电阻R6联接于U3的第二源极上，采集回路的电流情况，保证电路中的电流在控制电路的控制范围里。
电池电压采样电路包括电阻R14、R15、电容C2和场效应管Q6，Q6的栅极与控制电路U2的18脚(CLK)联接，电容C2并接于漏极与源极之间，电阻R14、R15串联后一端与Q6的漏极联接，另一端与电源B+端子联接，在所述串联电阻R14、R15之间，通过电阻R21与U2的8脚(POWER)联接。
基准电压源电路由电阻R8和可控硅D4组成，可控硅D4的阴极C通过电阻R8与U2的5脚(VCC)联接，触发极R与U2的17脚(VREF)联接，阳极接地，本电路为控制电路U2提供比较精密的基准电压。
电量状态显示电路包括自复位按钮SW1、发光二极管LED1-LED4，自复位按钮SW1并接于控制电路U2的5脚(VCC)与电池B+端子之间，发光二极管LED1-LED4，并接于U2的11-14脚。当插座J1接上外部电源时，插座J1采用三端口(正、负和DC1端)，与高低电平转换电路相联的DC1端为高电平，场效应管Q5的栅极获得高电平，场效应管Q5导通工作，电池电压采样电路向控制电路U2的5脚(VCC)提供电压，控制电路U2开始工作，随着电路中电芯的电压的渐增大，控制电路U2通过(11-14脚)输出电平控制发光二极管LED1-LED4逐渐点亮，显示电量；当插座J2接上负载时，插座J2采用三端口(正、负和DC2端)，与高低电平转换电路相联的DC2端为高电平，场效应管Q5的栅极获得高电平，场效应管Q5导通工作，电池电压采样电路向控制电路U2的5脚(VCC)提供电压，控制电路U2开始工作，随着电路中电芯的电压的渐增小，控制电路U2通过(11-14脚)输出电平控制发光二极管LED1-LED4逐渐熄灭，显示电量；在不放电、不充电状态下，按自复位按钮SW1，控制电路U2的5脚(VCC)得到瞬间的工作电压，控制电路U2通过18脚(CLK)输出信号，让电池电压B+通过电池电压采样电路送入控制电路U2的8脚(POWER)处理，经控制电路U2内部处理后根据电池B+电压不同，相应控制输出端(11-14脚)的电平触发发光二极管LED1-LED4点亮。
充电放电控制保护电路，包括充放电控制保护集成电路U1、双场效应管集成电路U3、电阻R1、R2、电容C1，插座J1分别与U1的5脚(VDD)、6脚(VSS)和电容C1联接，电源B+端通过电阻R1与U1的5脚(VDD)联接，U1的1脚与U3的第一栅极(G1)联接，U1的3脚与U3的第二栅极(G2)联接，U3的第一源极(S1)与电源B-端联接，U3的第二源极(S2)与插座J2联接。专用控制保护IC U1的5脚(VDD)、6脚(VSS)采样电芯两端电压，当达到过充、过放保护电压点(U1内有基准电压源)，U1内进行比较后翻转，通过1脚(D0)和3脚(C0)输出控制电平到U3的4脚(G1)和5脚(G2)将U3内部开关MOSFET进行关断，切断回路，实现过充、过放保护；同时电路通过与U1的2脚(VM)联接的电阻R2检测回路中的电流情况，经U1内部的比较器比较后输出控制电平，通过1脚(D0)控制U3内部开关MOSFET关断，切断回路，实现过流、短路保护。
Claims (8)
1.一种便携式可充电电源，包括：
一对电源端子(B+、B-)，电芯联接其上；
一插座J1，与外部电源联接，为电芯充电提供电源；
一插座J2，与用电负载联接，向负载输出稳定的直流电源；
其特征在于在所述电源端子(B+、B-)和插座J1上联接一充电放电控制保护电路；在所述的插座J2上联接一电源输出与电量显示控制电路。
2.根据权利要求1所述的便携式充电电源，其特征在于所述的充电放电控制保护电路，包括充放电控制保护集成电路U1、双场效应管集成电路U3、电阻R1、R2、电容C1，插座J1分别与U1的5脚(VDD)、6脚(VSS)和电容C1联接，电源B+端通过电阻R1与U1的5脚(VDD)联接，U1的1脚与U3的第一栅极(G1)联接，U1的3脚与U3的第二栅极(G2)联接，U3的第一源极(S1)与电源B-端联接，U3的第二源极(S2)与插座J2联接。
3.根据权利要求1所述的便携式充电电源，其特征在于所述的电源输出与电量显示控制电路包括控制电路U2，与U2联接的DC/DC转换电路和高低电平转换电路，DC/DC转换电路与插座J2联接，高低电平转换电路与插座J1和插座J2联接。
4.根据权利要求3所述的便携式充电电源，其特征在于所述控制电路U2，包括脉冲宽度调制PWM电路、电池电压采样电路、基准电压源电路和电量状态显示电路；
所述的脉冲宽度调制PWM电路输出PWM调制信号通过U2的2脚与DC/DC转换电路联接，实现用PWM调制DC/DC转换电路中输入波形的占空比，在插座J2两端得到稳定的直流输出；
所述的电池电压采样电路包括电阻R14、R15、电容C2和场效应管Q6，Q6的栅极与控制电路U2的18脚(CLK)联接，电容C2并接于漏极与源极之间，电阻R14、R15串联后一端与Q6的漏极联接，另一端与电源B+端子联接；在所述串联电阻R14、R15的中点，通过电阻R21与U2的8脚(POWER)联接；
所述的基准电压源电路由电阻R8和三端基准稳压管D4组成，三端基准稳压管D4的阴极C通过电阻R8与U2的5脚(VCC)联接，D4的参考端R与U2的17脚(VREF)联接，阳极接地；
所述的电量状态显示电路包括自复位按钮SW1、发光二极管LED1-LED4或液晶显示LCD，自复位按钮SW1并接于控制电路U2的5脚(VCC)与电池B+端子之间，发光二极管LED1-LED4或液晶显示LCD，并接于U2的11-14脚，当插座J1、J2分别接上外部电源、负载或按下自复位按钮SW1时，能通过发光二极管LED1-LED4或液晶显示LCD显示当前电芯电量状态。
5.根据权利要求3所述的便携式充电电源，其特征在于所述DC/DC转换电路包括DC/DC转换器U4、电感L1、二极管D1、电容C3和电解电容C4，DC/DC转换器U4的8脚通过电感L1与电源B+端联接，U4的1脚通过由二极管D1、电容C3、电解电容C4组成的整流滤波电路与插座J2相联。
6.根据权利要求5所述的便携式充电电源，其特征在所述DC/DC转换电路还与一电压反馈电路相连接，所述的电压反馈电路由电阻R9、R10、电容C10组成，电阻R10与电容C10并联后与电阻R9一端及U2的9脚(DISV)联接，电阻R9的另一端与DC/DC转换器U4的1脚联接。
7.根据权利要求3所述的便携式充电电源，其特征在于所述高低电平转换电路，由晶体管Q4、场效应管Q5、电阻R7、R11、R12、R20、二极管D2、D3组成，Q5的栅极通过二极管D2、D3与插座J1、J2联接，电阻R11、R20分别与插座J2、J1联接，为晶体管Q4、场效应管Q5提供偏置电压，Q5的漏极通过电阻R7与三极管Q4的基极联接，Q4的集电极与U2的5脚(VCC)联接。
8.根据权利要求3所述的便携式充电电源，其特征在于控制电路U2还与一电流反馈电路联接，所述的电流反馈电路包括电阻R6和由电阻R5与电容C8组成的积分电路，控制电路U2的20脚(L+)与由电阻R5、电容C8组成的积分电路联接，积分电路通过电阻R6联接于U3的第二源极上。
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