專利名稱：移動電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子產品的供電裝置，特別涉及移動電源。
背景技術：
當今社會，手機、數碼相機、電子閱讀器、MP3、MP4等數碼產品層出不窮，而且這些電子產品也是越做越小越薄，功能變得越來越多。同時電池也隨著電子產品不斷變小變薄，電池容量也相應越來越小，此時使用時間就會變短，不能滿足用戶的需求。針對這樣的情況，專門用來給手機等電子產品充電的移動電源應運而生。如以下公開的專利公開號為CN201781297U的中國實用新型專利“鋰電池移動電源、電量偵測及充電器三合一構造”，公開了一種鋰電池移動電源、電量偵測及充電器三合一構造，將多種功能 結合到了同一產品上。公開號為CN 101685974的中國實用新型專利“一種移動電源”,公開了一種移動電源，采用單MCU微控制芯片和錄入相應的控制程序，可以通過外配的電源適配器利用市電充電，也可以通過更換不同的輸出轉換頭給多種電子產品供電。
實用新型內容但是，CN201781297U使用USB接口，其使用范圍受到限制。CN101685974的移動電源多次使用后電池容量會減少。因此，本實用新型的目的是提供一種移動電源，可以解決上述的一個或多個問題。為了達到上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種移動電源，包括蓄電池、充電控制電路、電芯保護電路、MCU控制電路和DC-DC升壓電路，充電控制電路設有可與外部電源連接的輸入端，充電控制電路的輸出端與電芯保護電路的輸入端電連接，蓄電池與電芯保護電路電連接，電芯保護電路與DC-DC升壓電路電連接，MCU控制電路與DC-DC升壓電路電連接，還包括識別接入的負載設備的自動識別電路，自動識別電路與MCU控制電路電連接。在一些實施方式中，自動識別電路由MCU控制電路控制，使自動識別電路的輸出電流為第一電流和第二電流，第一電流大于第二電流。由此，可以具有使用一個移動電源即可給多種不同電子產品充電的效果。在一些實施方式中，還包括電池修復電路，電池修復電路分別與MCU控制電路、DC-DC升壓電路電連接，電池修復電路的電流輸出方式為循環脈沖方式，電池修復電路包含兩個三極管，通過MCU控制電路控制三極管的關斷與導通，使電流輸出方式為循環脈沖方式，循環脈沖方式包括循環輸出10秒的第一電流、輸出2秒的第二電流和輸出2秒的第三電流的第一循環脈沖方式，和循環輸出2秒的第二電流和輸出2秒的第三電流的第二循環脈沖方式，第一電流大于第二電流，第二電流大于第三電流。由此，可以具有激活電池內銳化物質，恢復電池容量的效果。在一些實施方式中，DC-DC升壓電路為雙通道DC-DC升壓電路。由此，可以具有給兩個設備同時充電的效果。在一些實施方式中，還包括用于檢測蓄電池電量的電流檢測電路和與MCU控制電路電連接以顯示檢測電量的LED燈電量顯示電路。由此，可以具有實時了解電量的效果。在一些實施方式中，還包括MCU復位電路，分別與蓄電池和MCU控制電路電連接。由此，可以具有防止MCU控制電路在發生意外故障時停止工作的現象。在一些實施方式中，還包括LED照明電路，分別與蓄電池和MCU控制電路電連接。由此，可以具有在夜行或者夜讀時當作照明使用的效果。在一些實施方式中，還包括用于人機控制輸入的多功能復合按鍵電路，與MCU控制電路電連接，多功能復合按鍵電路通過MCU控制電路可以分別與電池修復電路、電流檢測電路、LED燈顯示電路、MCU復位電路和LED照明電路中的任意電路電連接。由此，MCU控制電路通過分析按鈕按下的時間，為低電平時的時間執行不同功能的效果。
圖I為本實用新型一種實施方式的移動電源系統框圖；圖2為本實用新型MCU控制電路的原理圖圖3為本實用新型多功能復合按鍵電路的原理圖；圖4為本實用新型的DC-DC升壓電路、電池修復和自動識別的電路原理圖；圖5為本實用新型自動MCU復位電路的原理圖；圖6為本實用新型電流檢測和LED燈電量顯示電路的原理圖；圖7為本實用新型LED照明電路的原理圖；圖8為MCU控制電路根據多功能按鍵操作進行控制的流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。圖I示意性地顯示了根據本實用新型一實施方式的移動電源。如圖所示，本實用新型的一種實施方式的移動電源包括蓄電池I、充電控制電路2、MCU控制電路3、DC-DC升壓電路4、電芯保護電路5和自動識別電路12。充電控制電路2設有可與外部電源連接的輸入端。充電控制電路2的輸出端與電芯保護電路的輸入端5電連接。蓄電池I與電芯保護電路5電連接。電芯保護電路5與DC-DC升壓電路4電連接。MCU控制電路3與DC-DC升壓電路4電連接。所述自動識別電路12與所述MCU控制電路3電連接。因目前的電子產品電池在使用一段時間后，電池容量就會減少，為了能恢復電池容量，增加電池使用壽命，還可設置一電池修復電路6，所述電池修復電路6分別與MCU控制電路3、DC-DC升壓電路4電連接。為了能夠及時的了解所述移動電源內的電池電量，故還包括了用于檢測所述移動電源內蓄電池I電量的電流檢測電路7和與所述MCU控制電路電連接的LED燈電量顯示電路8。此外，MCU控制電路3的核心為MCU微處理器芯片，為了防止MCU微處理器芯片在運行的過程中發生意外錯誤而不能復位，故還設有自動MCU復位電路9。自動MCU復位電路9分別與蓄電池I和MCU控制電路3電連接。為了方便使用者在夜間使用所述移動電源，故還可進一步設置LED照明電路10。LED照明電路10與蓄電池I和MCU控制電路3電連接。進一步，為了能使上述功能可以通過人機控制輸入實現，故還設有多功能復合按鍵電路11。蓄電池I采用聚合物鋰電芯蓄電池。聚合物鋰電芯具有容量高、體積小、重量輕的優點。圖2的MCU控制電路3中的核心元件為MCU微處理器芯片U2，可以采用臺灣義隆電子股份有限公司生產的EM78F655QFN芯片。充電控制電路2由充電管理芯片IUl與其外圍元件構成，充電管理芯片IUl可以采用南京拓微集成電路有限公司生產的TP5000開關降壓型單節鋰離子電池/磷酸鐵鋰電池充電管理芯片。電芯保護電路5可以采用日本精工生產的S-8261單節鋰離子電池保護芯片，該芯片內置高精度電壓檢測電路和延遲電路，是用于鋰離子/鋰聚合物可充電電池的保護芯片。對單節鋰離子/鋰聚合物可充電電池組起到過充電、過放電和過電流和短路的保護作用。充電控制電路2與電芯保護電路5電連接，電芯保護電路5分別再與蓄電池I和DC-DC升壓電路4電連接。如圖4所示，升壓管理芯片2U1與MOS管2Q1、三極管2Q2、功率電感2L1、整流肖特基二極管2D I和電容2C2、2C4、2C5等外圍電路構成一路DC-DC升壓電路4。升壓管理芯片2U1可以采用臺灣禹盛半導體有限公司生產的YS4123升壓管理芯片。如圖4所示，按鍵SI、MCU微處理器芯片U2分別與電阻2R17/3R17、放大芯片2U2/3U2、升壓管理芯片2U1/3U1、二極管2D2/3D2、三極管2Q3/3Q3、三極管2Q2/3Q2、M0S管2Q1/3Q1及外圍電路構成自動識別電路12。充電控制電路2將外部5V的電壓轉換為4. 2V的電壓為蓄電池I充電。為了能為充電電流值不同的負載設備進行充電，且可以同時為兩個負載設備充電，故此處采用雙路DC-DC升壓電路。因蓄電池的輸出電壓的范圍為3V-4. 2V之間，而一般的USB設備的輸入則為恒壓5V，為了能達到5V的恒壓輸出，故使用DC-DC升壓電路將3V-4. 2V的輸入電壓升壓至5V的恒壓輸出。MCU控制電路3分別與兩路DC-DC升壓電路4電連接。為了可以給不同電壓值的產品直接供電或者對其充電電池進行充電，DC-DC升壓電路4分別設有可以接插不同插頭的USB輸出轉換頭，根據不同的用電設備的輸入端接入不同的輸出轉換頭。MCU控制電路3控制自動識別電路12自動識別該輸出轉換頭的電流值，自動選擇輸出電流。如圖6所示，電流檢測電路7通過MCU控制電路3檢測到的電壓值來檢測蓄電池I內的電量，并通過LED燈電量顯示電路8顯示蓄電池I的電量。電流檢測電路7分別與MCU控制電路3、DC-DC升壓電路4和LED燈電量顯示電路8電連接。LED照明電路10分別與蓄電池I和MCU控制電路3電連接。電池修復電路6由按鍵S1、MCU微處理器芯片U2分別與電阻2R17/3R17、放大芯片2U2/3U2、升壓管理芯片2U1/3U1、三極管2Q3/3Q3及外圍電路構成。圖3所示的多功能復合按鍵電路11由按鍵SI通過電阻R9接入MCU微處理器芯片U2，MCU微處理器芯片U2通過分析按鍵SI為低電平的時間執行不同功能。圖8為MCU微處理器芯片U2分析按鍵SI的時間不同而執行各功能的流程圖。自動識別電路的識別過程如下如圖3-4所示，當移動電源接入負載設備后，按一下按鍵SI小于2秒，此時MCU微處理器芯片U2就會被喚醒。MCU微處理器芯片U2的USB1_A、USB2_A輸出高電平，使三極管2Q2、三極管3Q2導通，同時也使得MOS管2Q1、MOS管3Q1導通。而此時就會因為DC-DC升壓電路4有供電，而使DC-DC升壓電路4正常工作。此時，經過DC-DC升壓電路4升壓后，移動電源的輸出端2C0N1、3C0N1的默認輸出電流為大電流，即大于等于I. 5A。當負載為大電流充電設備(要求充電電流大于等于I. 5A)時，大電流充電設備的充電工作正常。當輸入小于I. OA時大電流充電設備就不能正常充電。當負載為小電流充電設備時，會因為DC-DC升壓電路4輸出電流大于I. 0A，而小電流充電設備會自動停止充電，此時輸出電流為0A。這時MCU微處理器芯片U2就會通過電阻 2R17或電阻3R17檢測到輸出電流的變化，然后通過放大芯片2U2B或3U2B放大送到MCU微處理器芯片U2的USB1_B或USB1_B端口。此時MCU微處理器芯片U2的USB1_A和USB2_A端口就為低電平，并維持2秒。此時三極管2Q2和三極管3Q2就會截止，MOS管2Q1和3Q1也會同時截止。此時，DC-DC升壓電路4因為無供電而停止整個移動電源的工作。小電流充電負載設備就會因為識別到移動電源已經停止工作，而默認小電流充電負載設備已經與移動電源斷開，此時小電流負載設備就會恢復到正常工作狀態。此時MCU微處理器芯片U2的USB1_C或USB2_C的輸出就會是高電平，此時三極管2Q3或三極管3Q3就會導通，而放大芯片2U2A或3U2A則會進入恒流工作狀態，通過二極管2D2、3D2反饋到升壓管理芯片2U1或升壓管理芯片3U1 (如YS4123)的FB腳。此時，MCU微處理器芯片U2就會將輸出電流降低一檔使其符合小電流充電設備的輸入，此時MCU微處理器芯片U2的USB2_A輸出高電平，而三極管2Q2、三極管3Q2就會導通，MOS管2Q1和MOS管3Q1也會同時導通，使DC-DC升壓電路4的供電正常，此時移動電源就會對小電流充電設備正常充電。這樣就可以解決不同用戶在使用不同負載設備時，因為不同負載設備所需充電電流大小不同而產生的不能使用同一移動電源的問題。冗余重復識別功能如第一次檢測失敗，設備不充電，輸出電流為0A。此時MCU微處理器芯片U2通過電阻2R17或電阻3R17會檢測到輸出電流變化，通過放大芯片2U2B或放大芯片3U2B放大送到MCU微處理器芯片U2的USB1_B或USB1_B端口，此時MCU微處理器芯片U2的USB1_A和USB2_A則為低電壓。經過2秒后三極管2Q2和三極管3Q2截止，此時MOS管2Q1和MOS管3Q1也會截止，而DC-DC升壓電路4也會因為無供電而停止工作。此時負載設備就會因為DC-DC升壓電路4停止工作而與移動電源斷開，并且恢復到未充電狀態，然后MCU的USB1_A和USB2_A就會輸出高電平。三極管2Q2和三極管3Q2也會跟著導通，MOS管2Q1和MOS管3Q1也會同時導通，使DC-DC升壓電路4因為有供電而正常工作，此時就會再次進入上述自動識別程序。一般情況當負載設備充滿電后，電流的大小就會變化到負載滿電時的狀態，此時負載設備的充電器就會關斷充電電流。為保證充滿電池，MCU微處理器芯片U2的USB1_A和USB2_A為低電壓經過2秒，此時三極管2Q2和三極管3Q2截止，而MOS管2Q1和MOS管3Q1也會同時截止，使DC-DC升壓電路4因為無供電而停止工作。設備因為識別到充電器斷開而復位，然后MCU微處理器芯片U2的USB1_A和USB2_A輸出高電平，此時三極管2Q2和三極管3Q2導通，MOS管2Q1和MOS管3Q1也同時導通，使DC-DC升壓電路4因為有供電而正常工作，此時就會再次進入上述自動識別程序，也使充電設備再補充一次電。多功能復合按鍵電路功能如下如圖8所示，按下按鍵SI (步驟S801)，此時移動電源開始判斷按下時間(步驟S802)。如按鍵時間小于等于2秒(步驟S803)，則在20秒后就會啟動電流檢測電路7和LED燈電量顯示電路8，進行電流檢測并顯示電量(步驟S804)。此時移動電源開始檢測是否有負載(步驟S805)。當檢測到有負載時，如按鍵在2秒內被連按兩下(步驟S806)，移動電源進入休眠狀態，從而達到低待機功耗。如未檢測到負載，則按鍵在2秒內被按一下(步驟S807)，移動電源就會進入待機低功耗(步驟S808)。如按鍵時間大于2秒，則會進入另一個判斷按鍵時間大于等于3秒小于等于7秒(步驟S809)。如按鍵時間大于等于3秒小于等于7秒，則會啟動照明電路(步驟S810);如大于7秒則會進一步判斷按鍵時間是否大于10秒(步驟S811)，如按鍵時間大于10秒就會進入啟動電池修復(步驟S802)。下面更具體地說明。如圖6和圖3所示，短暫按下按鍵SI (如小于等于2秒)，此時電流檢測電路7和 LED燈電量顯示電路8啟動，MCU控制電路3控制電流檢測電路7將所述蓄電池I內的電量通過LED電量顯示電路8內的LED指示燈LI至LED指示燈L5的不同開關組合來顯示輸出蓄電池I的不同電量。LED指示燈L5閃亮則表示蓄電池I欠壓報警，需要給蓄電池I充電。 LED指示燈L5和LED指示燈L4亮則表示蓄電池I內還有40%的電量。LED指示燈L5、LED指示燈L4和LED指示燈L3亮則表示蓄電池I內還有60%的電量。LED指示燈L5、LED指示燈L4、LED指示燈L3和LED指示燈L2亮則表示蓄電池I內的電量為80 %。LED指示燈LI L5全亮則表不蓄電池I內的電量為滿。如圖3和圖7所示，按鍵SI長按時間在大于等于3秒且小于等于7秒的時間，此時LED照明電路10啟動，此時閱讀燈L6就會點亮。高亮度的L6采用具有照明效果的大功率LED燈，在夜行與夜讀時可以起到照明的作用。如圖3、圖4和圖6所示，按鍵SI、MCU微處理器芯片U2分別與電阻2R17和電阻3R17、放大芯片2U2和3U2、升壓管理芯片2U1和3U1、三極管2Q3和三極管3Q3、LED指示燈L1-L5構成電池修復電路6。按鍵SI長按大于10秒時，MCU微處理器芯片U2就會啟動電池修復電路6，進入電池修復功能。此時LED指示燈L1-L5指示燈循環閃亮。MCU微處理器芯片U2控制三極管2Q3或三極管3Q3的關斷與導通，MCU微處理器芯片U2控制電流腳USB1_C/USB2_C輸出低電平，并使USB1_C1/USB2_C1處于低電平狀態保持一個第一時間段(例如10秒)，此時恒流控制電路三極管2Q3、三極管2Q4截止，使輸出恒流為第一電流(如I. 5A)。然后MCU微處理器芯片U2控制電流腳USB1_C/USB2_C輸出高電平，并使USB 1_C1/USB2_C1輸出低電平保持第二時間段(例如2秒)。此時恒流控制電路三極管2Q3導通、三極管2Q4截止，使輸出恒流為第二電流(如1A)。然后MCU微處理器芯片U2控制電流腳USB1_C/USB2_C輸出高電平，并使USB1_C1/USB2_C1處于高電平狀態保持第三時間段(例如2秒)。此時恒流控制電路三極管2Q3導通、三極管2Q4導通，使輸出恒流為第三電流(0. 4A)。這樣就會形成一個輸出電流為第一時間段的最大的第一電流充電，然后再第二時間段的中等的第二電流充電，最后再第三時間段的最小的第三電流充電的第一循環脈沖方式，可用于大電流充電設備。或者，輸出電流為第二時間段的中等電流充電，然后再第三時間段的小電流充電的第二循環脈沖方式，可用于小電流充電設備。由此，可以激活電池內銳化物質，恢復電池容量。上述的時間段可以根據負載設備的具體情況調整，使大電流(第一電流)充電時間較長，小電流(第二、第三電流)充電時間較短即可。如圖3-4所示，當移動電源處于開機狀態時，所述移動電源有負載，則按鍵SI在2秒內連按2次，此時MCU微處理器芯片U2進入待機低功耗狀態，MCU微處理器芯片U2的USB1_A、USB2_A為低電壓，從而三極管2Q2和三極管3Q2截止，此時MOS管2Q1和三極管3Q1也同時截止，使DC-DC升壓電路4無供電而停止工作。然后MCU微處理器芯片U2就會自動進入休眠狀態，從而達到低待機功耗。而當所述移動電源無負載時，按鍵SI只需按I次且小于2秒，MCU微處理器芯片U2就會進入待機低功耗狀態。MCU復位電路控制如下如圖5所示，LDO低壓差線性穩壓器U1、電阻R14、電容C8、電容C9、電阻R13、電阻R15、M0S管Q2和電阻R15構成充電時自動MCU復位電路9。當插入充電插頭，充電輸入電壓加載到電容C8上。因電容兩端電壓不能突變，就會耦合至MOS管Q2，MOS管Q2導通。此時LDO低壓差線性穩壓器Ul使能端為低電平，LDO低壓差線性穩壓器Ul就會停止輸出，MCU微處理器芯片U2因為供電中斷而停止工作。電容C8經過瞬間充電充至高電平，此時MOS管Q2截止。而此時LDO低壓差線性穩壓器Ul使能端變為高電平，LDO低壓差線性穩壓器Ul開始工作輸出2. 8V電壓。此時MCU微處理器芯片U2上電復位，MCU微處理器芯片U2進入正常工作。以上所述的僅是本實用新型的一些實施方式。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種移動電源，包括蓄電池、充電控制電路、電芯保護電路、MCU控制電路和DC-DC升壓電路，所述充電控制電路設有可與外部電源連接的輸入端，所述充電控制電路的輸出端與所述電芯保護電路的輸入端電連接，所述蓄電池與所述電芯保護電路電連接，所述電芯保護電路與所述DC-DC升壓電路電連接，MCU控制電路與DC-DC升壓電路電連接，其特征在干，還包括識別接入的負載設備的自動識別電路，所述自動識別電路與MCU控制電路電連接。
2.根據權利要求I所述的移動電源，其特征在于，所述自動識別電路由所述MCU控制電路控制，使所述自動識別電路的輸出電流為第一電流和第二電流，所述第一電流大于所述第二電流。
3.根據權利要求2所述的移動電源，其特征在于，還包括電池修復電路，所述電池修復電路分別與所述MCU控制電路、DC-DC升壓電路電連接。
4.根據權利要求3所述的移動電源，其特征在于，所述電池修復電路包含兩個三極管，所述三極管由所述MCU控制電路控制關斷與導通，使電流輸出方式為循環脈沖方式。
5.根據權利要求4所述的移動電源，其特征在于，所述循環脈沖方式包括循環輸出第一時間段的第一電流、輸出第二時間段的第二電流和輸出第三時間段的第三電流的第一循環脈沖方式，和循環輸出第二時間段的第二電流和輸出第三時間段的第三電流的第二循環脈沖方式，所述第一電流大于第二電流，所述第二電流大于第三電流。
6.根據權利要求5所述的移動電源，其特征在于，所述DC-DC升壓電路為雙通道DC-DC升壓電路。
7.根據權利要求6所述的移動電源，其特征在于，還包括用于檢測蓄電池電量的電流檢測電路和與所述MCU控制電路電連接以顯示檢測電量的LED燈電量顯示電路。
8.根據權利要求7所述的移動電源，其特征在于，還包括MCU復位電路，分別與蓄電池和MCU控制電路電連接。
9.根據權利要求8所述的移動電源，其特征在于，還包括LED照明電路，分別與所述蓄電池和MCU控制電路電連接。
10.根據權利要求1-9任一項所述的移動電源，其特征在于，還包括多功能復合按鍵電路，分別與所述自動識別電路和MCU控制電路電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種移動電源。該移動電源包括蓄電池、充電控制電路、電芯保護電路、MCU控制電路和DC-DC升壓電路，充電控制電路設有可與外部電源連接的輸入端，充電控制電路的輸出端與電芯保護電路的輸入端電連接，蓄電池與所述電芯保護電路電連接，電芯保護電路與DC-DC升壓電路電連接，MCU控制電路與DC-DC升壓電路電連接，還包括識別接入的負載設備的自動識別電路，自動識別電路與MCU控制電路電連接。本實用新型具有容量高、體積小、重量輕，且還可以快捷安全的充電，獨具電池修復功能延長電源壽命的效果。
文檔編號H02J7/00GK202513626SQ201220102469
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者徐建華 申請人:深圳市龍威盛電子科技有限公司