一種多接口快速充電電源的製作方法

2023-05-14 05:09:51 2

本發明屬於移動電源技術領域，尤其涉及一種多接口快速充電電源。

背景技術：

目前，隨著科技的發展，越來越多的數碼電子產品需要使用電源充電，此電源可以是直接給數碼電子產品充電，也可以是兼備具有存儲電能單元裝置的電源。電源可以叫充電寶，移動電源，快充充電移動電源，背夾電源，外置電池，充電伴侶等，它們實質就是給數碼電子產品提供電能的物品。

而數碼電子產品由於品牌，功能，電池容量都不統一，存在充電接口不統一，充電電壓不統一，充電協議不統一的問題。這樣會造成不同的數碼電子產品需要不同的電源，造成資源的極大浪費。隨著網絡資訊和生活節奏的發展加快，人們使用數碼電子產品的時間越來越長，使用頻率越來越多，由此造成電池電量消耗快，需要快速補充電能。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種多接口快速充電電源，旨在解決傳統的技術方案中存在的充電接口不統一，充電電壓不統一，充電協議不統一的問題。

一種多接口快速充電電源，包括外殼、收容於該外殼之內的電池和設置在所述外殼上的輸入接口和輸出接口，所述輸出接口包括microusb接口、type-c接口和lightning接口，還包括主控模塊、充放電電路、檢測電路、快充輸出電路及無線物聯網電路，其中：

所述主控模塊與所述電池、輸入接口、輸出接口、充放電電路、檢測電路、快充輸出電路及無線物聯網電路連接；

所述無線物聯網電路與所述電池連接，用於接收無線控制信號以觸發所述主控模塊控制所述充放電電路和快充輸出電路工作；

所述充放電電路與所述電池、輸入接口和輸出接口連接，用於為輸入電壓變壓為所述電池充電，以及用於為所述電池變壓輸出至所述microusb接口和/或type-c接口；

所述檢測電路與所述電池、輸入接口和輸出接口連接，用於檢測所述電池電量、所述充放電電路輸入輸出的電壓電流；

所述快充輸出電路與所述電池連接，用於將所述電池變壓輸出至所述lightning接口輸出。

優選地，所述無線物聯網電路包括wifi晶片、供電單元及指示單元，其中：

所述供電單元與所述電池和所述主控模塊連接，用於為所述wifi晶片供電；

所述wifi晶片具有通信埠、狀態埠和觸發埠，所述通信埠和觸發埠均與所述主控模塊連接，所述wifi晶片接收所述無線控制信號從所述觸發埠輸出觸發信號到所述主控模塊，所述通信埠用於接收充電電壓電流數據和電量數據以無線上傳，所述狀態埠與所述指示單元連接，所述指示單元受所述狀態埠的電平控制以指示所述wfi晶片的工作狀態。

優選地，所述供電單元包括一穩壓晶片、輸入濾波電容和輸出濾波電容，所述穩壓晶片的輸入端接所述電池的正極和所述輸入濾波電容的一端，所述輸入濾波電容的另一端接地，所述穩壓晶片的使能端接所述主控模塊的第一控制端，所述穩壓晶片的輸出端接所述輸出濾波電容的一端和所述wifi晶片的電源埠，所述輸出濾波電容的另一端接地。

優選地，所述充放電電路包括變壓單元、輸入單元和輸出單元，其中：

所述變壓單元的第一端與所述輸入單元和輸出單元連接，第二端與所述電池連接，所述變壓單元受所述主控模塊控制以將輸出輸入的電源電壓進行電壓變換；

所述輸入單元連接在所述輸入接口和所述變壓單元之間，受所述主控模塊控制以接入所述輸入接口的充電電源至所述變壓單元；

所述輸出單元連接在所述microusb接口、所述type-c接口和所述變壓單元之間，受所述主控模塊控制以將所述變壓單元輸出的充電電壓輸出到所述microusb接口和所述type-c接口輸出。

優選地，所述變壓單元包括第一開關晶片、第二開關晶片、第一二極體、第二二極體和第一電感器，其中：

所述第一開關晶片的控制端接所述主控模塊的第一pwm控制端；所述第一開關晶片的輸入端作為所述變壓單元的第一端接所述第一二極體陰極、所述輸入單元和輸出單元，所述第一開關晶片的輸出端接所述第一電感器的第一端和所述第一二極體陽極，所述第一電感器的第二端作為所述變壓單元的第二端接所述電池的正極；

所述第二開關晶片的控制端接所述主控模塊的第二pwm控制端；所述第二開關晶片的輸入端接地，所述第二開關晶片的輸出端接所述第一電感器的第一端和所述第二二極體陰極，所述第二二極體陽極接地。

優選地，所述輸入單元包括第一開關模塊和第一開關控制模塊；所述第一開關模塊的輸入端接所述輸入接口，所述第一開關模塊的輸出端接所述變壓單元的第一端，所述第一開關模塊的控制端接所述第一開關控制模塊；所述第一開關控制模塊與所述輸入接口和所述主控模塊的第二控制端連接，控制所述第一開關模塊的通斷。

優選地，所述輸出單元包括第二開關模塊和第二開關控制模塊；所述第二開關模塊的輸出端接所述microusb接口和所述type-c接口，所述第二開關模塊的輸入端接所述變壓單元的第一端，所述第二開關模塊的控制端接所述第二開關控制模塊；所述第二開關控制模塊與所述主控模塊的第三控制端連接，控制所述第二開關模塊的通斷。

優選地，所述檢測電路包括輸入檢測單元、電流檢測單元和電壓檢測單元，其中：

所述輸入檢測單元與所述輸入接口和所述主控模塊的第二控制端連接，檢測輸入接口的接入狀態輸入到所述主控模塊，充電接入時所述主控模塊控制所述充放電電路工作在充電狀態；

所述電流檢測單元與所述microusb接口和所述type-c接口連接，檢測放電電流反饋至所述主控模塊，所述主控模塊根據該放電電流控制所述輸出單元的通斷；

所述電壓檢測單元與所述變壓單元的第二端連接，檢測充放電電壓反饋至所述主控模塊，所述主控模塊根據該放電電壓控制所述輸入單元和所述輸出單元的通斷或調節放電電壓大小。

優選地，所述快充輸出電路包括第二電感器、dc-dc晶片、反饋模塊和濾波模塊，其中：

所述第二電感器第一端接所述電池正極，第二端接所述dc-dc晶片的輸入端，所述dc-dc晶片的使能端接所述主控模塊的第四控制端；所述dc-dc晶片的輸出端接所述lightning接口，所述dc-dc晶片的輸出端接所述濾波模塊的一端，所述濾波模塊的另一端接地，所述反饋模塊的輸入端接所述dc-dc晶片的輸出端，所述反饋模塊的輸出端接所述dc-dc晶片的反饋端。

優選地，還包括電池保護電路，所述電池保護電路與所述電池的正負極連接，根據所述電池電量控制其是否導通輸出迴路。

上述的多接口快速充電電源通過wifi控制其工作，在接收到無線控制信號時，充電電源才能為待充電的設備提供充電電源，另外，可以提供包括microusb、type-c和lightning三種接口，能兼容市面上絕大多數移動終端的接口，能滿足簡單、快速的充電需求。可以通過智能控制電路，智能協議ic和多接口輸出充電線給多種數碼電子產品提供最優充電方案，防止由於充電協議不匹配，充電接口不匹配造成充電速度滿，充電損傷數碼電子產品，接口不匹配不能充電現象。

附圖說明

圖1為本發明多接口快速充電電源的結構示意圖；

圖2為本發明多接口快速充電電源的電路結構示意圖；

圖3為圖2所示的多接口快速充電電源中無線物聯網電路的結構示意圖；

圖4為圖2所示的多接口快速充電電源中無線物聯網電路的示例電路原理圖；

圖5為圖2所示的多接口快速充電電源中充放電電路的結構示意圖；

圖6為圖2所示的多接口快速充電電源中充放電電路的示例電路原理圖；

圖7為圖2所示的多接口快速充電電源中快速充電電路的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

請參閱圖1，多接口快速充電電源包括外殼1、收容於該外殼之內的電池(未圖示)和設置在外殼上的輸入接口2和輸出接口3，輸出接口3包括microusb接口31、type-c接口32和lightning接口33。輸入接口2即電池的充電接口，為觸點方式，通過觸點接觸，給電源提供電能。

請參閱圖2，多接口快速充電電源還包括主控模塊11、無線物聯網電路12、充放電電路13、檢測電路14、快充輸出電路15及電池保護電路16。

主控模塊11與電池4、輸入接口2、輸出接口3、充放電電路13、檢測電路14、快充輸出電路15及無線物聯網電路12連接。無線物聯網電路12與電池4連接，用於接收無線控制信號以觸發主控模塊11控制充放電電路13和快充輸出電路15工作，充放電電路13與電池4、輸入接口2和輸出接口3連接，用於為輸入電壓變壓為電池4充電，以及用於為電池4變壓輸出至microusb接口和/或type-c接口；檢測電路14與電池4、輸入接口2和輸出接口3連接，用於檢測電池4電量、充放電電路13輸入輸出的電壓電流；快充輸出電路15與電池4連接，用於將電池4變壓輸出至lightning接口輸出。

具體來說，本發明中的充電電源具有一識別標籤(如二維碼)，用於通過識別標籤以繳費後，伺服器下發一個無線控制信號到充電電源，以該無線控制信號啟動充電電源在輸出接口3輸出電能給用戶的移動終端充電。另外，主控模塊11為智能協議ic(integratedcircuit，集成電路)，該智能協議ic兼容fcp(華為海思快充)、qc(quickcharge)2.0、qc3.0、bc(batterychargingspecification，電池充電規格)1.2方案ic。支持快速充電模式和普通充電模式同時輸出。通過檢測電路14實現多重保護功能，防過充，防過放，防過壓，防過流，防過功率，防短路，高溫關閉輸出。

多接口快速充電電源還包括智能識別電路，其設置在輸出接口自動判斷數碼電子產品充電協議，握手成功後以最優的電壓電流充電。快充充電電壓支持3.6～12v輸出，最大電流支持3a。普通輸出電壓為5v，最大電流為2.4a。輸出濾波電路為平滑輸出電壓電流曲線，快速充電和普通充電兩路，它直接與多接口輸出充電線連接。

本實施例中，無線物聯網電路12包括wifi晶片121、供電單元122及指示單元123。供電單元122與電池4和主控模塊11連接，用於為wifi晶片121供電。

wifi晶片121具有通信埠io13、狀態埠io0和觸發埠io4，通信埠io13和觸發埠io4均與主控模塊11連接，wifi晶片121接收有效的無線控制信號從觸發埠io4輸出觸發信號wifi-on到主控模塊11，通信埠io13用於接收充電電壓電流數據和電量數據wifi-rx以無線上傳，狀態埠io0與指示單元123連接，指示單元123受狀態埠io0的電平控制以指示wfi晶片的工作狀態。

優選地，供電單元122包括一穩壓晶片u3、輸入濾波電容c21和輸出濾波電容c22、c23，穩壓晶片u3的輸入端接電池4的正極和輸入濾波電容c21的一端，輸入濾波電容c21的另一端接地，穩壓晶片u3的使能端接主控模塊11的第一控制端wifi-en，穩壓晶片u3的輸出端接輸出濾波電容c22、c23的一端和wifi晶片121的電源埠，輸出濾波電容c22、c23的另一端接地。

指示單元123包括發光二極體led和分壓電阻r41，發光二極體led的陽極接電源3.3v，陰極通過分壓電阻r41與wifi晶片121的狀態埠io0連接，其中，wifi晶片121的狀態埠io0低電平有效，發光二極體led點亮。

用戶通過移動端登錄app，app底層調用移動端攝像頭識別二維碼信息。採集二維碼信息成功，並返回調用設備id號。app通過http協議與支付系統建立連接，支付成功後回調訂單數據到商戶後臺，商戶成功接受訂單數據並與物聯網平臺建立連接，並發送設備id號、控制時間到物聯網平臺。物聯網平臺成功接收數據後與無線物聯網電路12建立連接，並轉發開機與控制時長命令。

掃碼二維碼完成支付後，無線物聯網電路12收到支付成功的命令(即有效的無線控制信號)，wifi物聯網模塊第10腳(觸發埠io4)給一個高電平wifi-on到主控模塊11，主控模塊11接收到此高電平後，分別給充放電電路13、檢測電路14、快充輸出電路15輸出控制信號，實現輸出控制。

請參閱圖5和圖6，充放電電路13包括變壓單元131、輸入單元132和輸出單元133。

變壓單元131的第一端與輸入單元132和輸出單元133連接，變壓單元131的第二端與電池4連接，變壓單元131受主控模塊11控制以將輸出輸入的電源電壓進行電壓變換。輸入單元132連接在輸入接口2和變壓單元131之間，受主控模塊11控制以接入輸入接口2的充電電源至變壓單元131，變壓單元131將充電電源變壓後為電池4充電。輸出單元133連接在microusb接口31、type-c接口32和變壓單元131之間，受主控模塊11控制以將變壓單元131輸出的充電電壓輸出到microusb接口31和type-c接口32輸出。

請參閱圖6，變壓單元131包括第一開關晶片q2、第二開關晶片q70、第一二極體d1、第二二極體d2和第一電感器l1。

第一開關晶片q2的控制端接主控模塊11的第一pwm控制端outl；第一開關晶片q2的輸入端作為變壓單元131的第一端接第一二極體d1陰極、輸入單元132和輸出單元133，第一開關晶片q2的輸出端接第一電感器l1的第一端和第一二極體d1陽極，第一電感器l1的第二端作為變壓單元131的第二端接電池4的正極；

第二開關晶片q70的控制端接主控模塊11的第二pwm控制端outh；第二開關晶片q70的輸入端接地，第二開關晶片q70的輸出端接第一電感器l1的第一端和第二二極體d2陰極，第二二極體d2陽極接地。

請參閱圖6，輸入單元132包括第一開關模塊1321和第一開關控制模塊1322；第一開關模塊1321的輸入端接輸入接口2，第一開關模塊1321的輸出端接變壓單元131的第一端，第一開關模塊1321的控制端接第一開關控制模塊1322；第一開關控制模塊1322與輸入接口2和主控模塊11的第二控制端dc-in連接，控制第一開關模塊1321的通斷。

本實施例中，第一開關模塊1321包括一pmos管q1，pmos管q1的漏極、源極和柵極分別作為第一開關模塊1321輸入端、輸出端和控制端在其他實施例中，也可以為nmos管。

第一開關控制模塊1322包括一npn型三極體q3和一穩壓管z2，三極體q3的集電極接第一開關模塊1321的控制端，三極體q3的發射極接地，三極體q3的基極通過一限流電阻r4接主控模塊11的第二控制端dc-in，並接穩壓管z2的陰極，穩壓管z2的陽極接地。

請參閱圖6，輸出單元133包括第二開關模塊1331和第二開關控制模塊1332；第二開關模塊1331的輸出端接microusb接口31和type-c接口32，第二開關模塊1331的輸入端接變壓單元131的第一端，第二開關模塊1331的控制端接第二開關控制模塊1332；第二開關控制模塊11與主控模塊11的第三控制端out-ctl連接，控制第二開關模塊1331的通斷。

本實施例中，第二開關模塊1331包括兩個並聯的pmos管q4、q8，pmos管的漏極、源極和柵極分別作為第二開關模塊1331輸入端、輸出端和控制端在其他實施例中，也可以為nmos管。

第二開關控制模塊1332包括一npn型三極體q6，三極體q6的集電極接第二開關模塊1331的控制端，三極體q6的發射極接地，三極體q6的基極通過一限流電阻r14接主控模塊11的第三控制端out-ctl。

進一步地，充放電電路13還包括濾波儲能單元134，濾波儲能單元134包括三個濾波電容c2、c3、c4和一儲能電容e1，三個濾波電容c2、c3、c4一端和儲能電容e1一端接變壓單元131的第一端，三個濾波電容c2、c3、c4另一端和儲能電容e1另一端接地。

請參閱圖5和圖6，檢測電路14包括輸入檢測單元141、電流檢測單元142和電壓檢測單元143。

輸入檢測單元141與輸入接口2和主控模塊11的第二控制端連接，檢測輸入接口2的接入狀態輸入到主控模塊11，充電接入時主控模塊11控制充放電電路13工作在充電狀態；電流檢測單元142與microusb接口31和type-c接口32連接，檢測放電電流反饋至主控模塊11，主控模塊11根據該放電電流控制輸出單元133的通斷；電壓檢測單元143與變壓單元131的第二端連接，檢測充放電電壓反饋至主控模塊11，主控模塊11根據該放電電壓控制輸入單元132和輸出單元133的通斷或調節放電電壓大小。

具體地，輸入檢測單元141、電流檢測單元142和電壓檢測單元143均由分壓網絡構成。進一步地，在輸入單元132利用主控模塊11的第二控制端dc-in控制導通後，利用輸入檢測單元141給第一開關控制模塊1322提供控制信號，同時輸入檢測單元141相第二控制端dc-in提供充電的電壓電流檢測信號。同理，在在輸出單元133利用主控模塊11的第三控制端out-ctl控制導通後，利用輸入檢測單元141給變壓單元131放電輸出的電源提供控制信號。

請參閱圖7，快充輸出電路15包括第二電感器l2、dc-dc晶片151、反饋模塊152和濾波模塊153。

第二電感器l2第一端接電池4正極，第二端接dc-dc晶片151的輸入端，dc-dc晶片151的使能端接主控模塊11的第四控制端；dc-dc晶片151的輸出端接lightning接口33，dc-dc晶片151的輸出端接濾波模塊153的一端，濾波模塊153的另一端接地，反饋模塊152的輸入端接dc-dc晶片151的輸出端，反饋模塊152的輸出端接dc-dc晶片151的反饋端。

優選地，還包括電池保護電路16，電池保護電路16與電池4的正負極連接，根據電池4電量控制其是否導通輸出迴路。

上述的多接口快速充電電源通過wifi控制其工作，在接收到無線控制信號時，充電電源才能為待充電的設備提供充電電源，另外，可以提供包括microusb、type-c和lightning三種接口，能兼容市面上絕大多數移動終端的接口，能滿足簡單、快速的充電需求。

以上僅所述為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。