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专利名称：升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动电源的充放电电路，具体涉及升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路。
背景技术：
随着科技的不断发展，笔记本、MP3、数码相机、移动电话等移动电子设备的应用已经成为目前人们生活、工作中的重要环节，然而，现有的移动设备均为内置电池，其电池容量有限，尤其是对于移动电话而言，出差或旅行中在无法充电的情况下，会对人们的工作和生活带来诸多不便。移动电源作为ー种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可解决上述问题。现有的移动电源包括有充电电路和放电电路，一般地，在充电电路中会独立设置一些保护电路，例如过流保护电路、过压保护电路和过温保护电路等，这些保护电路可防止移动电源内的可充电电池在充电过程中的损坏，但是由于这些保护电路为独立设置，线路复杂，集成度高、成本高；放电电路一般是针对某一种移动电子设备或者具有相同输入电压的移动电子设备提供，因此，对移动电子设备的供电都是需要专门配套使用的移动电源才可使用，这样浪费资源，并且当携帯多种移动电子设备时，需要配合携帯多种移动电源，携带也不方便；现有的移动电源同时并不具备有负载(是指采用移动电源供电的移动电子设备)自动侦测功能，即有无负载接入，移动电源都会有损耗，浪费能源。

发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的g在于提供ー种充电电路带有过流、过压、过温保护功能，且可充电电池升降压一体化宽范围输出并带有欠压保护功能，以及可自动侦测是否有负载接入的升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其包括一可充电电池；一用于为所述充电电池充电的充电及保护电路，所述充电及保护电路包括充电电路和第三电子开关，充电电路通过第三电子开关连接至可充电电池的正极；—用于可充电电池宽范围输出的升降压一体化电路，所述升降压一体化电路包括第一电子开关、第二电子开关、ニ极管Dl、ニ极管D2、电感LI,所述第一电子开关与可充电电池的正极相连，电感LI的一端与第一电子开关相连，另一端连接至ニ极管D2的阳极，ニ极管Dl的阴极接于第一电子开关和电感LI之间，其阳极接地，第二电子开关的一端接于电感LI和ニ极管D2之间，另一端接地，ニ极管D2的阴极可与负载相连；ー自动侦测负载电路，所述自动侦测负载电路包括放大电路和电阻R1，所述电阻Rl的一端接至ニ极管D2的阴极，另一端接地，放大电路的输入端接于电阻Rl和ニ极管D2之间，其输出端接至控制器；、
ー控制器；所述控制器与第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关分别相连，用于控制第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关的工作与否，可充电电池的正极并与该控制器电性连接；一基准电压电路；以及一用于调制第一电子开关、第二电子开关的脉冲宽度的脉冲调制电路，所述脉冲调制电路和基准电压电路均与控制器电性连接。作为ー种实施方式，所述基准电压电路包括并联稳压集成芯片U1、电阻R2，所述芯片Ul的阳极接地，其阴极通过电阻R2接至控制器，其參考极与其阴极连接，參考极并连接至控制器。优选地，所述并联稳压集成芯片Ul为TL431。作为另ー种实施方式，所述基准电压电路包括稳压管U2、电容C2、电容C3，稳压管U2的输入端接至ー电源VCC，其输出端接至控制器，稳压管U2的输入端并通过电容C2接至稳压管U2的接地端，稳压管U2的输出端并通过电容C3接至稳压管U2的接地端。优选地，所述稳压管U2为HT7533。优选地，所述第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关均为三极管、MOS管、继电器或可控硅中的ー种。优选地，所述控制器为HT46R065。优选地，所述升降压一体化电路还包括ー电容Cl，所述电容Cl的正极接至ニ极管D2的阴极，其负极接地。本发明所阐述的升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，与现有技术相比，其有益效果在干I、在充电电路中增设电子开关，当可充电电池充电时出现过压、过流、过温等问题时，可及时切断充电电路，无需另外设置保护电路，节约成本、线路简单易实现；2、在移动电源的放电电路中设置升降压一体化电路，可使移动电源实现宽电压的输出，节约成本并且携帯方便；3、自动侦测有无负载接入功能，可使移动电源在未使用时零功耗，节约能源；
4、电路简单，成本低，方便生产，功能強大。


附图I为本发明升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路的电路原理图；附图2为基准电压电路的ー种实施方式的电路原理图；附图3为基准电压电路的另一种实施方式的电路原理图。
具体实施例方式下面，结合附图以及具体实施方式
，对本发明的升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路做进ー步描述，以便于更清楚的理解本发明所要求保护的技术思想。如图I所示，升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其包括可充电电池BATl，用于为充电电池BATl充电的充电及保护电路1，充电及保护电路I包括充电电路11和第三电子开关K3，充电电路11通过第三电子开关K3连接至可充电电池BATl的正极，用于可充电电池宽范围输出的升降压一体化电路2,升降压一体化电路2包括第一电子开关K1、第二电子开关K2、ニ极管Dl、ニ极管D2、电感LI,第一电子开关Kl与可充电电池BATl的正极相连，电感LI的一端与第一电子开关Kl相连，另一端连接至ニ极管D2的阳极，ニ极管Dl的阴极接于第一电子开关和电感LI之间，其阳极接地，第二电子开关K2的一端接于电感LI和ニ极管D2之间，另一端接地，ニ极管D2的阴极可与负载3相连；自动侦测负载电路，自动侦测负载电路包括放大电路5和电阻Rl，电阻Rl的一端接至ニ极管D2的阴极，另一端接地，放大电路的输入端接于电阻Rl和ニ极管D2之间，其输出端接至控制器4，控制器4与第一电子开关K1、第二电子开关K2、第三电子开关K3分别相连，用于控制第一电子开关K1、第二电子开关K2、第三电子开关K3的工作与否,可充电电池BATl的正极并与该控制器4电性连接；基准电压电路6，以及用于调制第一电子开关K1、第二电子开关K2的脉冲宽度的脉冲调制电路7，脉冲调制电路7和基准电压电路6均与控制器电性连接。
工作原理I、充电保护功能，包括过压保护、欠压保护、过流保护和过温保护等。其中，过充保护当充电电路11对可充电电池BATl进行充电时，控制器4 一直监管可充电电池BATl的电压，当电压值大于可充电电池BATl的保护电压时(一般移动电源中可充电电池BATl的设定电压为4. 2V)，控制器4关闭第三电子开关K3，充电电路11停止充电，保护可充电电池BATl免于过压而损坏。欠压保护一般地，可充电电池BATl的电压在3. OV以下，基本的能量非常小了，同时一般可充电电池BATl放电后电压不能低于2. 2V，如果低于这个值，会造成可充电电池BATl的永久性损坏。一般欠压保护值为2. 8V，同过压保护原理相同，当控制器4监控可充电电池BATl低于2. 8V时，关闭第一电子开关Kl和第二电子开关K3，停止可充电电池BATl的放电工作。此时，控制器4进入低功耗状态，不工作，耗电很少，近似于零功耗。过压保护和欠压保护的基准电压是通过基准电压电路实现的，实现过程如下首先通过控制器4进行AD采样和运算，得出电池电压值，计算如下
—基准电压—__电池电压_
基准电压采样值控制器的AD采样精度采样基准电压的AD值。通过上式公式的计算，当采样出基准电压的AD值，就可以知道电池电压。以下为计算可充电电池BATl电压的方法和举例说明，如图I和2所示，基准电压电路包括并联稳压集成芯片U1、电阻R2，所述芯片Ul的阳极接地，其阴极通过电阻R2接至控制器4，其參考极与其阴极连接，參考极并连接至控制器4，并联稳压集成芯片Ul采用TL431。控制器4的工作电压采用可充电电池BATl电压，所以可以知道，采样电源电压的AD值就是CPU的精度的最高值，例如采用在本发明较佳的实施例中，控制器4采用HT46R064，它的AD精度为12位AD，控制器4的电源电压所相对应的AD值是4096。例如当基准电压采用芯片TL431稳压输出2. 5V的基准给CPU采用，电池电压是4. OV的情况下，并联稳压集成芯片Ul的IOl端输入一高电平(由CPU输出)，在并联稳压集成芯片Ul的102端便产生ー个2. 5V的基准电压。那么对应的采样值为2560的AD值。把采样到的2560的AD值代入上述公式可得可充电电池BATl 的电压=(2. 5V*4096) /2560=4. OV。得出来的4. OV就是电池电压值了。当然，上述是采用并联稳压集成芯片Ul实现的基准电压采样电路，也可以采用如图3所示稳压管实现基准电压的采样电路，稳压管U2的输入端接至ー电源VCC，其输出端接至控制器，稳压管U2的输入端并通过电容C2接至稳压管U2的接地端，稳压管U2的输出端并通过电容C3接至稳压管U2的接地端，其与上述的原理相同，稳压管U2可采用HT7533
型稳压管。

过流保护过流保护与过压保护的原理相同，当充电电路11对可充电电池BATl进行充电时，控制器4 一直监管流经可充电电池BATl的电流，当电流值大于可充电电池BATl的保护电流时，控制器4关闭第三电子开关K3，充电电路11停止工作，保护可充电电池BATl免于过流而损坏。温度保护控制器4自带的采样传感器的AD值，监控可充电电池BATl温度的变化，当温度过高时，立即采取处理，避免由过温度过高而产生爆炸等损坏。例如为可充电电池BATl充电时，电池电压出现过高，立刻停止充电。当可充电电池BATl放电时，电池温度出现过高，停止输出。2、升降压一体化宽范围输出电路的原理降压工作原理当第一电子开关Kl导通时，ニ极管Dl截止，输入的电压通过第一电子开关K1、电感LI、ニ极管D2为负载3充电(此时第二电子开关K2关闭),另外在升降压一体化电路中，还包括一电容Cl，所述电容Cl的正极接至ニ极管D2的阴极，其负极接地，该电容Cl对可充电电池BATl的放电电压进行滤波。在负载3的充电过程中，由于电感LI为储能元件，其储能能量不断増加。当第一电子开关Kl关闭时，电感LI感应出左负右正的电压，经ニ极管Dl释放电感LI中的能量，该电压方向与可充电池BATl的放电电压方向相反，二者叠加后使到达负载的电压小于可充电电池BATl的放电电压，实现了降压功能，升压工作原理第一电子开关Kl和第二电子开关K2同时导通时,可充电电池的输出电压经第二电子开关K2放电，电感LI进行储能，当第一电子开关Kl导通而关闭第二电子开关K2吋，由于电感具有电流不能突变的特性，电感LI通过ニ极管D2释放能量，可充电电池BATl的输出电压与电感LI产生的电压相互叠加,这个电压高于可充电电池BATl的输出电压，从而实现升压输出。通过控制第一电子开关Kl和第二电子开关K2的工作与否，可实现可充电电池BATl的宽电压输出，具体的升压电压范围和降压电压范围的闻低由第一电子开关Kl和第ニ电子开关K2的脉冲宽度决定，而二者的脉冲宽度则由脉冲调制电路控制。在本发明较佳的实施例中，第一电子开关Kl和第二电子开关K2以及第三电子开关K3均可采用三极管、MOS管、可控硅、继电器等电子开关中的任ー种。3、自动侦测负载功能当有负载接入移动电源时，可充电电池将有电流输出给该负载，该电流通过电阻Rl采用后产生ー个小电压，这个小电压通过放大电路5送入控制器4进行采样。如果没有负载接入吋，电阻Rl上没有压降，那么控制器4便采样不到电压值。控制器可以根据设定的电流大小与采样电流进行比较，从而做出下一歩的操作，例如，设定负载电流的大�。�如果设定IA的电流输出，超过IA就关闭输出。例如开机后,拨掉了负载,侦测到没有负载时，自动关机输出。对于 本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其特征在于，其包括 一可充电电池； 一用于为所述充电电池充电的充电及保护电路，所述充电及保护电路包括充电电路和第三电子开关，充电电路通过第三电子开关连接至可充电电池的正极； 一用于可充电电池宽范围输出的升降压一体化电路，所述升降压一体化电路包括第一电子开关、第二电子开关、ニ极管Dl、ニ极管D2、电感LI,所述第一电子开关与可充电电池的正极相连，电感LI的一端与第一电子开关相连，另一端连接至ニ极管D2的阳极，ニ极管Dl的阴极接于第一电子开关和电感LI之间，其阳极接地，第二电子开关的一端接于电感LI和ニ极管D2之间，另一端接地，ニ极管D2的阴极可与负载相连； 一自动侦测负载电路，所述自动侦测负载电路包括放大电路和电阻Rl，所述电阻Rl的一端接至ニ极管D2的阴极，另一端接地，放大电路的输入端接于电阻Rl和ニ极管D2之间，其输出端接至控制器； ー控制器；所述控制器与第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关分别相连，用于控制第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关的工作与否，可充电电池的正极并与该控制器电性连接； 一基准电压电路；以及 一用于调制第一电子开关、第二电子开关的脉冲宽度的脉冲调制电路，所述脉冲调制电路和基准电压电路均与控制器电性连接。
2.根据权利要求I所述的升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其特征在于，所述基准电压电路包括并联稳压集成芯片U1、电阻R2，所述芯片Ul的阳极接地，其阴极通过电阻R2接至控制器，其參考极与其阴极连接，參考极并连接至控制器。
3.根据权利要求2所述的升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其特征在于，所述并联稳压集成芯片为TL431。
4.根据权利要求I所述的升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其特征在干，所述基准电压电路包括稳压管U2、电容C2、电容C3，稳压管U2的输入端接至一电源VCC，其输出端接至控制器，稳压管U2的输入端并通过电容C2接至稳压管U2的接地端，稳压管U2的输出端并通过电容C3接至稳压管U2的接地端。
5.根据权利要求4所述的升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其特征在于，所述稳压管U2为HT2533。
6.根据权利要求I所述的升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其特征在于，所述第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关均为三极管、MOS管、继电器或可控娃中的一种。
7.根据权利要求I所述的升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其特征在于，所述控制器为HT46R065。
8.根据权利要求I所述的升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其特征在于，所述升降压一体化电路还包括ー电容Cl，所述电容Cl的正极接至ニ极管D2的阴极，其负极接地。
全文摘要
本发明涉及升降压一体化宽范围输出自动侦测负载的移动电源电路，其包括可充电电池；用于为所述充电电池充电的充电及保护电路；用于可充电电池宽范围输出的升降压一体化电路，自动侦测负载电路；控制器；基准电压电路；用于调制第一电子开关、第二电子开关的脉冲宽度的脉冲调制电路。本发明可同时实现移动电源充电电路的过压、过流、过温保护，以及移动电源放电电路的升降压一体化宽范围的电压输出，并可实现自动侦测是否有负载接入的功能，功能强大，电路简单、成本低、便于生产。
文档编号G01R31/00GK102647011SQ20121014759
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者王建镇 申请人:广州市微尔数码科技有限公司