移動電源電路的製作方法
2023-07-06 02:28:51 2
移動電源電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種移動電源電路，屬於電子電路【技術領域】。其包括單片機、DC/DC升壓轉換模塊、濾波和儲能模塊、輸出控制模塊、電池接口模塊以及採樣模塊和顯示電路；所述DC/DC升壓轉換模塊包括電感L1、NMOS電路和PMOS電路，所述電感L1的一端連接電池接口模塊，另一端分別連接所述NMOS的漏極和所述PMOS的漏極，所述PMOS的源極依次連接所述的濾波和儲能模塊和輸出控制模塊；所述單片機輸出一路DH-PWM信號輸出端和一路CH-PWM信號輸出端，所述DH-PWM信號輸出端連接所述NMOS的柵極，所述CH-PWM信號輸出端連接所述PMOS的柵極。本技術方案使得DC/DC轉換電路可以通過單片機控制，並且輸出端和輸入端可以共用，具有轉換效率高，可靠性高，成本低等優點。
【專利說明】
移動電源電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電子電路【技術領域】，尤其是涉及移動電源的控制電路【技術領域】。
【背景技術】
[0002]移動電源是一種集供電和充電功能於一體的可攜式充電設備，可以給手機等數碼設備隨時隨地充電或待機供電。移動電源電路通常包括電池和一系列的控制電路。
[0003]目前，市場上面大部分移動電源都是由一個micro USB輸入接口和一個USB2.0輸出接口或一個micro USB輸入接口和多個USB2.0輸出接口組成。且主控晶片單片機只實現了常用功能中的電量檢測，保護功能，通訊功能，顯示功能。充電管理和DC/DC轉換電路都是由單獨晶片設計完成的。這樣就沒有完全發揮單片機豐富的功能資源，並且多個接口讓成本增加，電路轉換效率降低，電路的故障率增加。
實用新型內容
[0004]本實用新型為了克服現有技術的不足，提供一種移動電源電路，其目的是解決現有移動電源電路功能單一、電路轉化效率低，可靠性差以及成本高的問題。
[0005]為了解決上述的技術問題，本實用新型所提出的基本技術方案為:一種移動電源電路，包括單片機、DC/DC升壓轉換模塊、濾波和儲能模塊、輸出控制模塊、電池接口模塊以及採樣模塊和顯示電路；
[0006]所述DC/DC升壓轉換模塊包括電感L1、NMOS和PM0S，所述電感LI的一端連接電池接口模塊，另一端分別連接所述NMOS的漏極和所述PMOS的漏極，所述PMOS的源極依次連接所述的濾波和儲能模塊和輸出控制模塊；
[0007]所述採樣模塊包括電流採樣電路和電池電壓採樣電路，所述電流採樣電路的輸入端連接所述輸出控制模塊，其輸出端連接單片機，所述電池電壓採樣電路的輸出端連接所述單片機；
[0008]所述單片機輸出一路DH-PWM信號輸出端和一路CH-PWM信號輸出端，所述DH-PWM信號輸出端連接所述NMOS的柵極，所述CH-PWM信號輸出端連接所述PMOS的柵極。
[0009]本實用新型所述的移動電源電路中，所述NMOS包括NMOS管，所述NMOS管通過一電阻連接所述單片機的DH-PWM信號輸出端。
[0010]本實用新型所述的移動電源電路中，所述PMOS包括PMOS管，所述PMOS管通過一電阻連接所述單片機的CH-PWM信號輸出端。
[0011]本實用新型所述的移動電源電路中，所述輸出控制模塊包括輸出端、輸入端和輸出控制電路，所述輸出控制電路包括一個NMOS管和兩個電阻,所述NMOS管的漏極與所述輸出端連接，所述NMOS管的柵極通過其中一個電阻與單片機電連接，所述NMOS的源極與電路負端電連接。
[0012]本實用新型所述的移動電源電路中，所述輸出端與所述輸入端並聯成一個接口。
[0013]本實用新型所述的移動電源電路中，所述濾波和儲能模塊包括依次電連接的濾波電路和儲能電路，所述濾波電路連接所述PMOS的源極，所述儲能電路連接所述輸出控制模塊；其中，所述濾波電路有三個並聯的電容組成，所述儲能電路由一儲能電容構成。
[0014]本實用新型所述的移動電源電路中，所述單片機通過I/O 口三個還連接所述顯示電路，所述顯示電路包括有六個LED燈和兩個電阻。
[0015]本實用新型所述的移動電源電路中，所述單片機的一 I/O 口連接一外界控制連接端。
[0016]本實用新型所述的移動電源電路中，所述單片機的一 I/O 口連接連接有照明電路，所述照明電路為一 LED燈。
[0017]本實用新型的有益效果是:
[0018]本實用新型採用一個單片機來控制電路的輸出輸入，通過DC/DC升壓轉換模塊、電路顯示電路以及連接外界控制連接端，實現了移動電源電路的多功能化，只需一個單片機就能實現對整個電路的控制，避免了以往通過多個控制晶片來控制電路的弊端；另外，本實用新型所使用的DC/DC升壓轉換模塊能夠提高移動電源電路的轉換效率；最後，本實用新型將輸出端和輸入端並聯集成為一個接口，降低了接口的數量，降低成本也方便使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型所述的移動電源電路的結構原理框圖；
[0020]圖2為圖1所述的標有符號的移動電源電路的具體電路圖；
[0021]圖3為圖1所述的移動電源電路的具體電路圖。
【具體實施方式】
[0022]以下將結合附圖1、附圖2和附圖3對本實用新型做進一步的說明，但不應以此來限制本實用新型的保護範圍。
[0023]對照圖1至圖3:
[0024]本實用新型所述的移動電源電路包括單片機10、DC/DC升壓轉換模塊20、濾波和儲能模塊30、輸出控制模塊40、電池接口模塊50、採樣模塊60和顯示電路70、照明電路80以及外界控制連接端90。
[0025]其中，所述單片機包括接口 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、和14 ;其中，所述5和6各自輸出CH-PWM信號輸出端和DH-PWM信號輸出端。
[0026]所述DC/DC升壓轉換模塊20包括電感LUNMOS電路和PMOS電路，所述電感LI的左端連接電池接口模塊50，右端分別連接所述NMOS的漏極和所述PMOS的漏極，所述PMOS的源極依次連接所述的濾波和儲能模塊30及輸出控制模塊40。其中，NMOS包括NMOS管Q2，所述NMOS管Q2通過一電阻R12連接所述單片機10的DH-P麗信號輸出端6，在電阻R2和NMOS管Q2之間的連接電線還引出有電阻R11，該電阻Rll的另外一端連接電路的負端。所述PMOS包括PMOS管Q3，所述PMOS管Q3通過一電阻R13連接所述單片機10的CH-PWM信號輸出端5，另外，所述的PMOS管Q3還並聯有電阻R14。
[0027]所述濾波和儲能模塊30包括依次從左至右電連接的濾波電路301和儲能電路302，所述濾波電路301連接所述PMOS的源極，所述儲能電路302連接所述輸出控制模塊40 ;其中，所述濾波電路301有三個並聯的電容C7、C8和C9組成，所述儲能電路由一儲能電容C5構成。
[0028]所述輸出控制模塊40包括輸出端Jl、輸入端J2和輸出控制電路401，所述輸出端Jl和輸入端J2並聯成一個接口 402 ;所述輸出控制電路401包括一個NMOS管Q4和電阻R15和R16，該電阻R16與NMOS管Q4並聯；所述NMOS管Q4的漏極與接口 402連接，所述NMOS管Q4的柵極通過電阻R15與單片機10電連接，所述NMOS管Q4的源極與電路負端電連接。
[0029]所述採樣模塊60包括電流採樣電路601和電池電壓採樣電路602，所述的電流採樣電路601既可以米集輸出信號又可以米集輸入信號。其中，所述電流米樣電路601的輸入端包括電阻R17、電阻R18和電阻Rl及電容C2，如圖示，電阻R17連接所述輸出控制模塊40，其輸出端連接單片機10的接口 13，所述電池電壓採樣電路602包括電阻R6和電阻R7，其中R7的左端連接單片機10的接口 10，在R7的左端引出所述的電阻R6，該電阻R6連接單片機10的接口 12。
[0030]所述顯示電路70包括電阻R8、電阻R9和六個LED燈Dl、D2、D3、D4、D5和D6，所述單片機10通過電阻R8、電阻R9分別連接所述的LED燈Dl、D2、D3、D4、D5和D6，具體的連接關係如圖所示。
[0031 ] 所述外界控制連接端90包括一按鍵SI和電阻R10，所述電阻RlO的兩端分別連接單片機10的接口 I和4，電阻RlO的左端連接按鍵SI。
[0032]圖中，照明電路連接單片機10的一個I/O接口，即圖中單片機10的接口 8，該照明電路為一 LED燈D7。
[0033]具體工作時，圖中的BAT+和BAT-接入鋰離子電池，需要充電的負載電子設備從接口 402接入電路。
[0034]當外部有5V電源輸入時，將接入到接口 402，單片機10將接收電池電壓採樣電路602發送的信號後，單片機10由待機模式轉換為工作模式並由此判斷外部輸入電壓是否在設置的電壓範圍內；若果外部電源電壓不在設置電壓範圍內時，單片機10將發送信號給輸出控制電路401的控制端以控制輸入端斷開與外部電源的連接，同時停止輸出PWM信號。如果外部電源電壓在設置的範圍內，單片機10將發送控制信號給輸出控制電路401的控制端控制外部電源通過，同時單片機10通過對電池電壓採樣電路602的檢測，判斷是否輸出PWM信號以控制PMOS進行涓流充電模式、恆流充電模式還是恆壓充電模式。當電池電壓< 3.0V時，為涓流充電模式，充電電流為設置充電電流的十分之二；電池電壓高於3.0V並且低於4.2V時，為恆流充電模式，充電電流為設置充電電流；電池電壓正好在4.2V時，為恆壓充電模式，此時充電電流會線性減小，直到充電電流為設置充電電流的十分之二時，充電過程結束。在判斷充電模式的同時，單片機10同時會檢測來自電流採樣電路601的信號，判斷輸出是否有負載連接。其判斷的根據是:輸出控制電路401的NMOS Q4本身內阻所產生的管壓降，經過電流採樣電路601採樣送至單片機10進行處理。當Nmos Q4的管壓降高出設置值時，表明輸出端已經有負載連接，此時單片機10將啟動充放電自動控制模式，關閉充電的PWM埠，由外部電源VCC將直接給負載供電；而當移動電源外接負載設備充滿時，單片機10通過電流採樣電路601檢測到這一情況，從而重新啟動充電的PWM埠對移動電源內部鋰電池充電，直到充滿。單片機10這種自動智能控制，非常有效地提高了移動電源鋰離子電池的使用壽命和移動電源的可靠性。
[0035]工作時，DC/DC升壓轉換模塊20將鋰離子電池電壓升到5V後輸出，單片機10輸出的兩路PWM信號分別驅動NMOS管Q2和PMOS管Q3，當開關Nmos管Q2導通，而PMOS管Q3截止時，鋰離子電池輸出電壓流經電感LI儲能；當開關NMOS管Q2截止，而PMOS管Q3導通時，電感LI中儲存的能量通過PMOS管Q3供給輸出端，此時是電感LI中的電壓和鋰離子電池電壓串聯通過PMOS管Q3供給輸出端，所以加到輸出端上的電壓高於鋰離子電池電壓，故達到DC/DC升壓轉換模塊20升壓轉換的目的。工作過程中電池流出的電流是連續的，但是流經PMOS管Q3是脈衝的，所以有了濾波電路301的存在，同時也對儲能電路302進行充電。當PMOS管Q3截止時，輸出端的電壓就開始下降，此時儲能電路302又放電給輸出端，所以負載仍有穩定並連續的電流。又因為此時單片機10電源電壓是由輸出端提供，所以單片機10內部將對1/4電源電壓進行誤差處理，並同單片機10內部的基準電壓進行誤差比較後，控制兩路PWM信號輸出的脈衝寬度，由此在輸出端上又獲得了我們需要的穩定的5V電壓。
[0036]單片機10在完成上述過程的同時，其內部的保護單元將不斷地通過電流採樣電路601和單片機10內部的電源電壓電路的反饋信號來判斷各種錯誤的發生，比如輸出過流、輸出過壓、輸入過壓、輸入欠壓、鋰離子電池輸出過放、過充等情況。保護單元將判斷的結果轉換成控制信號發送到輸出控制電路401的控制端和PWM輸出的控制端來完成保護動作。從而確保了移動電源的安全。
[0037]另外，單片機10通過3個I/O 口 2、3和7完成對6個LED燈D1、D2、D3、D4、D5和D6的控制。電池電壓採樣電路602的反饋信號可讓單片機10判斷出這時鋰離子電池所存在的電量還有多少，並且通過LED燈Dl、D2、D3、D4、D5和D6顯示出來。
[0038]再者，單片機10對外部的通信控制由外界控制連接端90完成，即由按鍵S1、電阻RlO和I/O 口 I和4來完成，觸動按鍵SI可以完成照明電路80、LED燈D1、D2、D3、D4、D5和D6以及DC/DC升壓轉換模塊20的啟動和關閉等控制。
[0039]根據上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本實用新型並不局限於上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本實用新型構成任何限制。
【權利要求】
1.一種移動電源電路，其特徵在於:包括單片機、DC/DC升壓轉換模塊、濾波和儲能模塊、輸出控制模塊、電池接口模塊以及採樣模塊和顯示電路； 所述DC/DC升壓轉換模塊包括電感L1、NMOS和PM0S，所述電感LI的一端連接電池接口模塊，另一端分別連接所述NMOS的漏極和所述PMOS的漏極，所述PMOS的源極依次連接所述的濾波和儲能模塊和輸出控制模塊； 所述採樣模塊包括電流採樣電路和電池電壓採樣電路，所述電流採樣電路的輸入端連接所述輸出控制模塊，其輸出端連接單片機，所述電池電壓採樣電路的輸出端連接所述單片機； 所述單片機輸出一路DH-PWM信號輸出端和一路CH-PWM信號輸出端，所述DH-PWM信號輸出端連接所述NMOS的柵極，所述CH-PWM信號輸出端連接所述PMOS的柵極。
2.如權利要求1所述的移動電源電路，其特徵在於:所述NMOS包括NMOS管，所述NMOS管通過一電阻連接所述單片機的DH-PWM信號輸出端。
3.如權利要求1所述的移動電源電路，其特徵在於:所述PMOS包括PMOS管，所述PMOS管通過一電阻連接所述單片機的CH-PWM信號輸出端。
4.如權利要求1所述的移動電源電路，其特徵在於:所述輸出控制模塊包括輸出端、輸入端和輸出控制電路，所述輸出控制電路包括一個NMOS管和兩個電阻，所述NMOS管的漏極與所述輸出端連接，所述NMOS管的柵極通過其中一個電阻與單片機電連接，所述NMOS的源極與電路負端電連接。
5.如權利要求4所述的移動電源電路，其特徵在於:所述輸出端與所述輸入端並聯成一個接口。
6.如權利要求1所述的移動電源電路，其特徵在於:所述濾波和儲能模塊包括依次電連接的濾波電路和儲能電路，所述濾波電路連接所述PMOS的源極，所述儲能電路連接所述輸出控制模塊；其中，所述濾波電路有三個並聯的電容組成，所述儲能電路由一儲能電容構成。
7.如權利要求1所述的移動電源電路，其特徵在於:所述單片機通過I/O口三個還連接所述顯示電路，所述顯示電路包括有六個LED燈和兩個電阻。
8.如權利要求1所述的移動電源電路，其特徵在於:所述單片機的一I/O 口連接一外界控制連接立而。
9.如權利要求1所述的移動電源電路，其特徵在於:所述單片機的一I/O 口連接連接有照明電路，所述照明電路為一 LED燈。
【文檔編號】H02J7/00GK204103536SQ201420441667
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月7日 優先權日:2014年8月7日
【發明者】程世坤 申請人:深圳市超創鑫科技有限公司