專利名稱：一種便攜式可充電電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源提供裝置，特別是指一種利用可充電池作電源的便攜式充電電源。
背景技術：
目前，隨著可充電電池的發展，出現了許多以可充電電池作電源的裝置，如電子產品中的收音機、手機、數碼相機、攝像機等；照明用的便攜式光源所用的電源；同時利用可充電電池作電源裝置的電源有利于環保和節約能源，如電動車。但用充電電池作電源的現有裝置中，往往不能保證輸出電壓恒定不變，造成用電負載的波動，影響其性能的發揮，嚴重的會將用電負載損壞。在中低端的充電電源裝置中，考慮到成本不能太高，一般都沒有電池電量的檢測裝置，使用者在實際的使用中，由于不能知道電池還可使用多久，不能提早進行充電，一般會攜帶多個電源裝置，這就給使用者帶來了諸多不便；而在高端的產品中雖裝有電池檢測裝置，但電路復雜，成本高，如中國發明專利CN96110414.7公開了一種電池不足檢測裝置、具有該裝置的電源電路以及具有該電源電路的攜帶用機器，該裝置在檢測上述電池電壓下降時的使用臨界電壓的電池不足時，用相應于上述電池電壓而變動的電源電壓驅動的A/D變換電路；在達到與上述A/D變換電路的輸入連接的上述使用臨界電壓時，產生一定電壓的穩定電壓發生電路；控制上述A/D變換電路的動作以及上述攜帶機器的動作的控制電路，由于上述電源電壓下降而上述A/D變換電路的平均ILSB比特的電壓變小，則變換上述一定電壓的數字數據值相對上升，當與上述控制電路中預先設定的規定數字值相比較，上述已變換的數字數據值變大時，把其作為動作臨界電壓，進行電池不足動作。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于PWM變換器控制的軟開關實現恒定輸出、電量狀態顯示、安全可靠、效率高、壽命長、性價比高的便攜式充電電源。
本實用新型通過以下技術方案來實現設計一種便攜式可充電電源，包括一對電芯聯接其上的電源端子(B+、B-)，與外部電源聯接并為電芯提供充電電源的插座J1，向負載輸出穩定直流電源的插座J2，在所述電源端子(B+、B-)和插座J1上聯接一充電放電控制保護電路；在所述的插座J2上聯接一電源輸出與電量顯示控制電路。
所述的充電放電控制保護電路，包括充放電控制保護集成電路U1、雙場效應管集成電路U3、電阻R1、R2、電容C1，插座J1分別與U1的5腳(VDD)、6腳(VSS)和電容C1聯接，電源B+端通過電阻R1與U1的5腳(VDD)聯接，U1的1腳與U3的第一柵極(G1)聯接，U1的3腳與U3的第二柵極(G2)聯接，U3的第一源極(S1)與電源B-端聯接，U3的第二源極(S2)與插座J2聯接。
所述的電源輸出與電量顯示控制電路包括控制電路U2，與U2聯接的DC/DC轉換電路和高低電平轉換電路，DC/DC轉換電路與插座J2聯接，高低電平轉換電路與插座J1和插座J2聯接。
所述控制電路U2，包括脈沖寬度調制PWM電路、電池電壓采樣電路、基準電壓源電路和電量狀態顯示電路；所述的脈沖寬度調制PWM電路輸出PWM調制信號通過U2的2腳與DC/DC轉換電路聯接，實現用PWM調制DC/DC轉換電路中輸入波形的占空比，在插座J2兩端得到穩定的直流輸出；所述的電池電壓采樣電路包括電阻R14、R15、電容C2和場效應管Q6，Q6的柵極與控制電路U2的18腳(CLK)聯接，電容C2并接于漏極與源極之間，電阻R14、R15串聯后一端與Q6的漏極聯接，另一端與電源B+端子聯接；在所述串聯電阻R14、R15的中點，通過電阻R21與U2的8腳(P0WER)聯接；所述的基準電壓源電路由電阻R8和三端基準穩壓管D4組成，三端基準穩壓管D4的陰極C通過電阻R8與U2的5腳(VCC)聯接，D4的參考端R與U2的17腳(VREF)聯接，陽極接地；所述的電量狀態顯示電路包括自復位按鈕SW1、發光二極管LED1-LED4或液晶顯示LCD，自復位按鈕SW1并接于控制電路U2的5腳(VCC)與電池B+端子之間，發光二極管LED1-LED4或液晶顯示LCD，并接于U2的11-14腳，當插座J1、J2分別接上外部電源、負載或按下自復位按鈕SW1時，能通過發光二極管LED1-LED4或液晶顯示LCD顯示當前電芯電量狀態。
所述DC/DC轉換電路包括DC/DC轉換器U4、電感L1、二極管D1、電容C3和電解電容C4，DC/DC轉換器U4的8腳通過電感L1與電源B+端聯接，U4的1腳通過由二極管D1、電容C3、電解電容C4組成的整流濾波電路與插座J2相聯。
所述高低電平轉換電路，由晶體管Q4、場效應管Q5、電阻R7、R11、R12、R20、二極管D2、D3組成，Q5的柵極通過二極管D2、D3與插座J1、J2聯接，電阻R11、R20分別與插座J2、J1聯接，為晶體管Q4、場效應管Q5提供偏置電壓，Q5的漏極通過電阻R7與三極管Q4的基極聯接，Q4的集電極與U2的5腳(VCC)聯接。
控制電路U2還與一電流反饋電路聯接，所述的電流反饋電路包括電阻R6和由電阻R5與電容C8組成的積分電路，控制電路U2的20腳(L+)與由電阻R5、電容C8組成的積分電路聯接，積分電路通過電阻R6聯接于U3的第二源極上。
所述DC/DC轉換電路還與一電壓反饋電路相連接，所述的電壓反饋電路由電阻R9、R10、電容C10組成，電阻R10與電容C10并聯后與電阻R9一端及U2的9腳(DISV)聯接，電阻R9的另一端與DC/DC轉換器U4的1腳聯接。
本實用新型便攜式充電電源，電源中的充電放電控制保護電路無論是在充電的過程還是放電的過程，都能對電芯的過充電、過放電、過電流和短路實施四重保護，過充/過放保護電壓誤差范圍很小，輸出電壓恒定，電路中的電流限制在一定范圍之內，有效地延長了電芯的使用壽命；實現了電芯電量的顯示，并且顯示準確、誤差小，同時還能實現顯示使用時間，低電壓報警的功能。本電源做到人性化設置，便于攜帶，為你的生活帶來極大的便利。
圖1為本實用新型便攜式充電電源原理方框圖；圖2為本實用新型便攜式充電電源充電放電控制保護電路、DC/DC轉換電路和高低電平轉換電路的電路原理圖；圖3為本實用新型便攜式充電電源控制電路U2的脈沖寬度調制PWM電路和由四個發光二極管組成的電量狀態顯示電路電路原理圖；
圖4為本實用新型便攜式充電電源電池電壓采樣電路電路原理圖；圖5為本實用新型便攜式充電電源基準電壓源電路電路原理圖。
具體實施方式
下面參考附圖進行詳細說明如圖1所示，本實用新型便攜式充電電源的原理方框圖，包括聯接于電源端子(B+、B-)上的電芯，與電芯聯接并為其提供充電電源的插座J1，在所述的電芯上聯接一充電放電控制保護電路；在電芯的B+端上聯接有由高低電平轉換電路電路、DC/DC轉換電路和控制電路組成的電源輸出與電量顯示控制電路，電源輸出與電量顯示控制電路通過插座J2向負載輸出穩定直流電源。
如圖2-5所示，控制電路U2，包括脈沖寬度調制PWM電路、電池電壓采樣電路、基準電壓源電路和電量狀態顯示電路；脈沖寬度調制PWM電路輸出PWM調制信號通過U2的2腳與DC/DC轉換電路聯接，實現用PWM調制DC/DC轉換電路中輸入波形的占空比，在插座J2兩端得到穩定的直流輸出；控制電路U2還與由電阻R9、R10、電容C10組成的電壓反饋電路聯接，通過電阻R9采集電源輸出的電壓情況，反饋到U2的9腳(DISV)，經控制電路U2內部判斷后，從新調整輸出的PWM調制信號，使電源輸出恒定不變；同時控制電路U2的20腳(L+)與由電阻R5、電容C8組成的積分電路聯接，積分電路通過電阻R6聯接于U3的第二源極上，采集回路的電流情況，保證電路中的電流在控制電路的控制范圍里。
電池電壓采樣電路包括電阻R14、R15、電容C2和場效應管Q6，Q6的柵極與控制電路U2的18腳(CLK)聯接，電容C2并接于漏極與源極之間，電阻R14、R15串聯后一端與Q6的漏極聯接，另一端與電源B+端子聯接，在所述串聯電阻R14、R15之間，通過電阻R21與U2的8腳(POWER)聯接。
基準電壓源電路由電阻R8和可控硅D4組成，可控硅D4的陰極C通過電阻R8與U2的5腳(VCC)聯接，觸發極R與U2的17腳(VREF)聯接，陽極接地，本電路為控制電路U2提供比較精密的基準電壓。
電量狀態顯示電路包括自復位按鈕SW1、發光二極管LED1-LED4，自復位按鈕SW1并接于控制電路U2的5腳(VCC)與電池B+端子之間，發光二極管LED1-LED4，并接于U2的11-14腳。當插座J1接上外部電源時，插座J1采用三端口(正、負和DC1端)，與高低電平轉換電路相聯的DC1端為高電平，場效應管Q5的柵極獲得高電平，場效應管Q5導通工作，電池電壓采樣電路向控制電路U2的5腳(VCC)提供電壓，控制電路U2開始工作，隨著電路中電芯的電壓的漸增大，控制電路U2通過(11-14腳)輸出電平控制發光二極管LED1-LED4逐漸點亮，顯示電量；當插座J2接上負載時，插座J2采用三端口(正、負和DC2端)，與高低電平轉換電路相聯的DC2端為高電平，場效應管Q5的柵極獲得高電平，場效應管Q5導通工作，電池電壓采樣電路向控制電路U2的5腳(VCC)提供電壓，控制電路U2開始工作，隨著電路中電芯的電壓的漸增小，控制電路U2通過(11-14腳)輸出電平控制發光二極管LED1-LED4逐漸熄滅，顯示電量；在不放電、不充電狀態下，按自復位按鈕SW1，控制電路U2的5腳(VCC)得到瞬間的工作電壓，控制電路U2通過18腳(CLK)輸出信號，讓電池電壓B+通過電池電壓采樣電路送入控制電路U2的8腳(POWER)處理，經控制電路U2內部處理后根據電池B+電壓不同，相應控制輸出端(11-14腳)的電平觸發發光二極管LED1-LED4點亮。
充電放電控制保護電路，包括充放電控制保護集成電路U1、雙場效應管集成電路U3、電阻R1、R2、電容C1，插座J1分別與U1的5腳(VDD)、6腳(VSS)和電容C1聯接，電源B+端通過電阻R1與U1的5腳(VDD)聯接，U1的1腳與U3的第一柵極(G1)聯接，U1的3腳與U3的第二柵極(G2)聯接，U3的第一源極(S1)與電源B-端聯接，U3的第二源極(S2)與插座J2聯接。專用控制保護IC U1的5腳(VDD)、6腳(VSS)采樣電芯兩端電壓，當達到過充、過放保護電壓點(U1內有基準電壓源)，U1內進行比較后翻轉，通過1腳(D0)和3腳(C0)輸出控制電平到U3的4腳(G1)和5腳(G2)將U3內部開關MOSFET進行關斷，切斷回路，實現過充、過放保護；同時電路通過與U1的2腳(VM)聯接的電阻R2檢測回路中的電流情況，經U1內部的比較器比較后輸出控制電平，通過1腳(D0)控制U3內部開關MOSFET關斷，切斷回路，實現過流、短路保護。
權利要求1.一種便攜式可充電電源，包括一對電源端子(B+、B-)，電芯聯接其上；一插座J1，與外部電源聯接，為電芯充電提供電源；一插座J2，與用電負載聯接，向負載輸出穩定的直流電源；其特征在于在所述電源端子(B+、B-)和插座J1上聯接一充電放電控制保護電路；在所述的插座J2上聯接一電源輸出與電量顯示控制電路。
2.根據權利要求1所述的便攜式充電電源，其特征在于所述的充電放電控制保護電路，包括充放電控制保護集成電路U1、雙場效應管集成電路U3、電阻R1、R2、電容C1，插座J1分別與U1的5腳(VDD)、6腳(VSS)和電容C1聯接，電源B+端通過電阻R1與U1的5腳(VDD)聯接，U1的1腳與U3的第一柵極(G1)聯接，U1的3腳與U3的第二柵極(G2)聯接，U3的第一源極(S1)與電源B-端聯接，U3的第二源極(S2)與插座J2聯接。
3.根據權利要求1所述的便攜式充電電源，其特征在于所述的電源輸出與電量顯示控制電路包括控制電路U2，與U2聯接的DC/DC轉換電路和高低電平轉換電路，DC/DC轉換電路與插座J2聯接，高低電平轉換電路與插座J1和插座J2聯接。
4.根據權利要求3所述的便攜式充電電源，其特征在于所述控制電路U2，包括脈沖寬度調制PWM電路、電池電壓采樣電路、基準電壓源電路和電量狀態顯示電路；所述的脈沖寬度調制PWM電路輸出PWM調制信號通過U2的2腳與DC/DC轉換電路聯接，實現用PWM調制DC/DC轉換電路中輸入波形的占空比，在插座J2兩端得到穩定的直流輸出；所述的電池電壓采樣電路包括電阻R14、R15、電容C2和場效應管Q6，Q6的柵極與控制電路U2的18腳(CLK)聯接，電容C2并接于漏極與源極之間，電阻R14、R15串聯后一端與Q6的漏極聯接，另一端與電源B+端子聯接；在所述串聯電阻R14、R15的中點，通過電阻R21與U2的8腳(POWER)聯接；所述的基準電壓源電路由電阻R8和三端基準穩壓管D4組成，三端基準穩壓管D4的陰極C通過電阻R8與U2的5腳(VCC)聯接，D4的參考端R與U2的17腳(VREF)聯接，陽極接地；所述的電量狀態顯示電路包括自復位按鈕SW1、發光二極管LED1-LED4或液晶顯示LCD，自復位按鈕SW1并接于控制電路U2的5腳(VCC)與電池B+端子之間，發光二極管LED1-LED4或液晶顯示LCD，并接于U2的11-14腳，當插座J1、J2分別接上外部電源、負載或按下自復位按鈕SW1時，能通過發光二極管LED1-LED4或液晶顯示LCD顯示當前電芯電量狀態。
5.根據權利要求3所述的便攜式充電電源，其特征在于所述DC/DC轉換電路包括DC/DC轉換器U4、電感L1、二極管D1、電容C3和電解電容C4，DC/DC轉換器U4的8腳通過電感L1與電源B+端聯接，U4的1腳通過由二極管D1、電容C3、電解電容C4組成的整流濾波電路與插座J2相聯。
6.根據權利要求5所述的便攜式充電電源，其特征在所述DC/DC轉換電路還與一電壓反饋電路相連接，所述的電壓反饋電路由電阻R9、R10、電容C10組成，電阻R10與電容C10并聯后與電阻R9一端及U2的9腳(DISV)聯接，電阻R9的另一端與DC/DC轉換器U4的1腳聯接。
7.根據權利要求3所述的便攜式充電電源，其特征在于所述高低電平轉換電路，由晶體管Q4、場效應管Q5、電阻R7、R11、R12、R20、二極管D2、D3組成，Q5的柵極通過二極管D2、D3與插座J1、J2聯接，電阻R11、R20分別與插座J2、J1聯接，為晶體管Q4、場效應管Q5提供偏置電壓，Q5的漏極通過電阻R7與三極管Q4的基極聯接，Q4的集電極與U2的5腳(VCC)聯接。
8.根據權利要求3所述的便攜式充電電源，其特征在于控制電路U2還與一電流反饋電路聯接，所述的電流反饋電路包括電阻R6和由電阻R5與電容C8組成的積分電路，控制電路U2的20腳(L+)與由電阻R5、電容C8組成的積分電路聯接，積分電路通過電阻R6聯接于U3的第二源極上。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式可充電電源，包括一對電芯聯接其上的電源端子(B+、B－)，與外部電源聯接并為電芯提供充電電源的插座J1，向負載輸出穩定直流電源的插座J2，在所述電源端子(B+、B－)和插座J1上聯接一充電放電控制保護電路；在所述的插座J2上聯接一電源輸出與電量顯示控制電路。本實用新型提供一種基于PWM變換器控制的軟開關實現恒定輸出、安全可靠、效率高、壽命長、性價比高的便攜式充電電源；對電芯實現了過充、過放、過流、短路四重保護，實現了電芯電量的顯示，并且顯示準確、誤差小，同時還能實現顯示使用時間，低電壓報警的功能。
文檔編號H02J7/00GK2850095SQ200520119999
公開日2006年12月20日 申請日期2005年12月3日 優先權日2005年12月3日
發明者陳旭松 申請人:惠州市德賽電池有限公司