具有多種充電方式的電源適配器的製作方法與工藝
2023-09-20 16:33:55
本實用新型涉及一種具有多種充電方式的電源適配器。
背景技術：
隨著人們的生活節奏加快，網絡成為了我們身邊不可替代的信息交流品臺，作為重要的網絡承載工具手機已經融為生活的一部分。鑑於現代人離不開手機而某些時刻又無法獲得固定的電源充電，我們實用新型了這樣一種手機充電裝置，以解決人們手機使用時間短、某些場合難以找到充電電源的苦惱。1880年人類首次發現壓電效應後，對於壓電效應的應用和暢想就從未停止。通過壓電效應實現機械能和電能之間的相互轉換是未來清潔能源產生的一種可能。太陽能發電技術的發展已經相對成熟可以穩定的運用於手機充電器上。但是傳統手機充電器在沒有電源的情況下難以工作，壓電發電效率低，太陽能發電受環境限制大。考慮到幾種供電方式各有優點又各有不足，我們將幾種供電方式相結合，相互補充，使其能夠在各種場合、環境中工作為手機供電。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種結合壓電發電、太陽能發電和直接充電三種供電方式的電源適配器，在不同的情況下均能達到為其他設備充電的效果，而且能量來源綠色環保對環境不會造成任何形式的汙染，可應用範圍廣、體積小且攜帶方便的具有多種充電方式的電源適配器。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：具有多種充電方式的電源適配器，包括太陽能發電模塊、壓電發電模塊、市電充電模塊、整合電路和電能輸出模塊；太陽能發電模塊、壓電發電模塊和市電充電模塊分別與整合電路相連，整合電路連接電能輸出模塊，電能輸出模塊連接設置在電源適配器外殼上的USB接口。本實用新型的有益效果是：本實用新型提供了一種結合壓電發電、太陽能發電和直接充電三種供電方式的電源適配器，該適配器可以把機械能和太陽能轉化為電能實現對手機等設備的實時充電，可以在光照充足情況下利用太陽能為手機充電；在走路或者運動的過程中將其與手機連接在一起，通過壓電發電部分為手機充電；在有電源的情況下使用交流電為手機充電；在不同的情況下均能達到為其他設備充電的效果，且在找不到電源的情況下不僅可以解決應急的問題，而且能量來源綠色環保對環境不會造成任何形式的汙染，可應用範圍廣、利於推廣，體積小且攜帶方便。附圖說明圖1為本實用新型的電源適配器外部結構示意圖；圖2為本實用新型的電源適配器太陽能發電模塊結構示意圖；圖3為本實用新型的電源適配器壓電發電模塊結構示意圖；圖4為本實用新型的電源適配器內部電路圖；附圖標記說明：1-USB接口，2-可伸縮直充插頭，3-太陽能電池板，4-合頁，5-摺疊式支架，6-壓電陶瓷片，7-質量塊，8-彈簧，9-電路板。具體實施方式下面結合附圖進一步說明本實用新型的技術方案。如圖1所示，具有多種充電方式的電源適配器，包括太陽能發電模塊、壓電發電模塊、市電充電模塊、整合電路和電能輸出模塊；太陽能發電模塊、壓電發電模塊和市電充電模塊分別與整合電路相連，整合電路連接電能輸出模塊，電能輸出模塊連接設置在電源適配器外殼上的USB接口1。進一步地如圖2所示，所述的太陽能發電模塊包括太陽能電池板3，太陽能電池板3通過合頁4與電源適配器外殼連接。如圖3所示，所述的壓電發電模塊包括安裝在電源適配器外殼內的壓電陶瓷片6、質量塊7和彈簧8，壓電陶瓷片6的一端與外殼連接固定，壓電陶瓷片6的另一端固定連接質量塊7，質量塊7用於增加壓電陶瓷片6的形變程度從而增加裝置的發電量，質量塊7的上下兩側分別設有一個彈簧8，彈簧8的另一端分別固定在外殼上，彈簧8用於限制壓電陶瓷6的最大形變，防止壓電陶瓷片6形變過大造成壓電陶瓷片6的損壞。所述的市電充電模塊由可伸縮直充插頭2、開關和電路部分組成，可伸縮直充插頭設置在外殼上並由開關控制其伸縮，在不需要直接連接電源的情況下收回插頭方便攜帶。所述的整合電路模塊包括設置在外殼內的電路板9，電路板9分別通過導線連接太陽能發電模塊、壓電發電模塊、市電充電模塊和電能輸出模塊。進一步地，所述的太陽能電池板3與電源適配器外殼之間設有摺疊式支架5，如圖2所示摺疊式支架5用於支撐太陽能電池板3，並調整太陽能電池板3的角度，使太陽能電池板3可以保證在任何時候始終與陽光保持一個最合適的角度，以便於提高太陽能的接收效率。進一步地，所述的壓電發電模塊中設有四塊並聯的壓電陶瓷片6，四塊壓電陶瓷片6均為矩形，且平行排列。圖4為本實用新型的電源適配器內部電路圖，本實用新型的電源適配器各種發電原理為：(1)傳統電源充電(即市電充電)：由INPUT3輸入220V交流，一端經過一個二極體D4，將半波整流，另一端經過保護電阻R5後，由電容C6濾波。二極體D5、電容C7、電阻R4，構成一個高壓吸收電路，當開關管Q1斷時，負責吸收線圈上的感應電壓，從而防止高壓加到開關管Q1上而導致擊穿。當原邊繞組不停的通斷時，就會在開關變壓器中形成變化的磁場，從而在次級繞組中產生感應電壓。R3為啟動電阻，給開關管Q1提供啟動用的基極電流。Q1下方的R8電阻為電流取樣電阻，電流經取樣後變成電壓。電壓經二極體D6後，加至三極體Q2的基極上。當取樣電壓大約大於1.4V，即開關管電流大於0.14A時，三極體Q2導通，從而將開關管Q1的基極電壓拉低，從而集電極電流減小，這樣就限制了開關的電流，防止電流過大而燒毀。變壓器取樣繞組的感應電壓經整流二極體D7整流，電容C11濾波後形成取樣電壓。取樣電壓經過6.2V穩壓二極體D8後，加至開關管Q1的基極。當輸出電壓越高時，那麼取樣電壓就越負，當負到一定程度後，6.2V穩壓二極體D8被擊穿，從而將開關Q1的基極電位拉低，這將導致開關管斷開或者推遲開關的導通，從而控制了能量輸入到變壓器中，也就控制了輸出電壓的升高，實現了穩壓輸出的功能。而電阻R9跟串聯的電容C10，則是正反饋支路，從取樣繞組中取出感應電壓，加到開關管的基極上，以維持振蕩。電壓經次級繞組，由二極體D9整流，電容C9濾波後輸出6V的電壓。(2)壓電發電充電：升壓部分：壓電陶瓷片振動發電端由INPUT1接入，經過整流橋U0。二極體D1防止電壓反向，燒毀電源。C1為輸入電容，保證開關瞬態期間，輸入電壓不會下降太多，同時為U2晶片SX13086在每次開關時提供瞬態電流。C1要通過短導線，使其靠近U2，因為當超過所能承受的突變電流時，有一小部分固態電工會被擊穿。電流流進U2的IN端和EN使能端，當使能端驅動電壓大於1.5V時晶片工作，小於0.4V時停止工作。NC端為空置腳。電感L1用來控制輸入紋波電流的大小。電壓由SW輸出，經肖特基二極體D2二次整流。R1、R2為分壓電阻，通過調整兩電阻阻值，根據公式VOUT＝0.6*(1+R1/R2)來確定最終輸出電壓(0.6V為反饋電壓，由FB管腳把輸出端的電壓反饋到閉環反饋電路中)。電容C3起到對反饋環路進行補償和增加相位裕量以提高環路的穩定度的作用，肖特基電容C2為了消除電路的噪聲。降壓部分：輸入端一端接入U3晶片LM2596的正輸入端VIN引腳。同時，在輸入端另一端和地之間接入低等效電容C4，且必須通過短導線，使其靠近U3，因為當超過所能承受的突變電流時，有一小部分固態電工會被擊穿。且電容C4隻要滿足其均方根紋波電流等於負載電流就可以防止在輸入端出現過大的瞬態電壓，同時為U3在每次開關時提供瞬態電流。其後電容C4連接電阻R6起到過電壓保護作用後分別接入U3的FB引腳和前饋電容C8，當輸出電壓大於10V或輸出電容的等效電阻很小時，電路中的前饋電容C8起到對反饋環路進行補償和增加相位裕量以提高環路的穩定度的作用。而FB引腳則是U3的反饋端，這個管腳把輸出端的電壓反饋到閉環反饋電路中。U3的OUT引腳分別接入為電感電流(當開關閉合時)提供通路的吸納二極體D3以及電感L2和電容C5組成的迴路，該部分電路將輸出電壓進行濾波以提高環路的穩定性。對於OUT輸出端管腳，這個腳上的電壓可在(+VIN-VSAT)和-0.5V(大約)間轉換。最後，ON/OFF管腳為該晶片的使能端，當接入到低電平時，晶片開始工作，故在此處將其直接接到GND。(3)太陽能發電充電：此模塊升壓和降壓部分與壓電發電相同，區別在於輸入不同，太陽能電池板3所產生電量由INPUT2輸入電路。本領域的普通技術人員將會意識到，這裡所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應被理解為本實用新型的保護範圍並不局限於這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本實用新型公開的這些技術啟示做出各種不脫離本實用新型實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護範圍內。