超級電容充電寶的制作方法
【專利摘要】一種超級電容充電寶，包括：第一整流電路、能量控制電路、整流輸出電路、超級電容器、放電控制電路、及電池；所述第一整流電路的輸入端接交流輸入電壓，所述第一整流電路的輸出端接能量控制電路的第一輸入端，所述能量控制電路的第一輸出端連接所述整流輸出電路的輸入端，所述整流輸出電路的輸出端與超級電容器的輸入端連接；所述超級電容器的輸出端與放電控制電路的輸入端連接，所述放電控制電路的輸出端與電池連接。利用本發明可實現快速充電。
【專利說明】超級電容充電寶
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種充電技術，尤其是一種超級電容充電寶。
【背景技術】
[0002]隨著當今電子技術的發展，MP3、MP4、手機、掌上電腦等數碼產品更新換代速度極其快速，層出不窮。特別是手機作為使用最為普遍的消費品之一，由于大屏幕的手機可視性和娛樂性得到大大提高，因此其屏幕不斷地向大屏甚至超大屏發展。屏幕的不斷增大使得手機的耗電量成倍增加，然而電池的電量卻無法成倍的增加，導致手機的使用時間縮短，給用戶帶來工作和生活上的不便和麻煩。針對這樣的情況，專門用來給手機等電子產品充電的充電寶應運而生。
[0003]現有的充電寶都是采用電池來蓄能，而為了限制電池在充電過程的發熱量，以保證安全性以及使用壽命，在對電池進行充電時要嚴格控制充電電流。根據電池容量的不同，其充電時間從8-10小時不等。存在充電時間太長的缺陷，用戶要充滿一次電攜帶外出要等待很長時間，導致時間的浪費，給用戶帶來很多的不方便。
【發明內容】
[0004]鑒于以上內容，本發明提出一種新的超級電容充電寶，采用超級電容器作為蓄能介質，構成超級電容蓄能結構，通過能量控制電路進行大電流快速充電，具有充電速度極快、時間極短和效率高的優點。
[0005]所述超級電容充電寶包括:第一整流電路、能量控制電路、整流輸出電路、超級電容器、放電控制電路、及電池；所述第一整流電路的輸入端接交流輸入電壓，所述第一整流電路的輸出端接能量控制電路的第一輸入端，所述能量控制電路的第一輸出端連接所述整流輸出電路的輸入端，所述整流輸出電路的輸出端與超級電容器的輸入端連接；所述超級電容器的輸出端與放電控制電路的輸入端連接，所述放電控制電路的輸出端與電池連接，其中，當與該超級電容充電寶連接的外部設備的電壓值小于第一預設閥值時，所述放電控制電路控制超級電容器對該外部設備進行放電，當該外部設備的電壓值大于或等于第一預設閥值時，所述放電控制電路控制超級電容器對電池進行充電或停止放電。
[0006]進一步地，所述放電控制電路包括:第一開關、第二開關、第三開關、電壓檢測電路、及第二整流電路；所述第一開關與電壓檢測電路和第二整流電路連接，所述電壓檢測電路與第二開關及第三開關連接，所述第二整流電路與第二開關及第三開關連接；所述電壓檢測電路用于檢測外部設備的電壓值，得到第一檢測電壓值，檢測電池的電壓值，得到第二檢測電壓值，并根據該第一檢測電壓值和第二檢測電壓值的大小，產生相應的放電信號控制信號。
[0007]進一步地，所述放電控制信號包括第一控制信號、第二控制信號、和第三控制信號；如果該第一檢測電壓值小于第一預設閥值，則電壓檢測電路產生第一控制信號，控制第一開關和第三開關接通、第二開關斷開，并控制超級電容器依次通過第一開關、第二整流電路、第三開關對該外部設備進行放電；如果該第一檢測電壓值大于或等于第一預設閥值、且該第二檢測電壓值小于第二預設閥值，則電壓檢測電路產生第二控制信號，控制第一開關和第二開關接通、第三開關斷開，并控制超級電容器依次通過第一開關、第二整流電路、第二開關對電池進行充電；如果該第一檢測電壓值大于或等于第一預設閥值、且該第二檢測電壓值大于或等于第二預設閥值，則電壓檢測電路產生第三控制信號，控制第一開關、第二開關、和第三開關斷開，超級電容器停止放電。
[0008]進一步地，該超級電容充電寶還包括一個保護電路，所述保護電路包括:信息反饋回路、恒功率控制回路和輸出控制回路；所述信息反饋回路的第一輸入端與超級電容器的輸入端連接、所述信息反饋回路的第二輸入端與能量控制電路的主變壓器控制回路的第二輸出端連接、所述信息反饋回路的輸出端連接恒功率控制回路的輸入端；所述恒功率控制回路的第一輸出端連接能量控制電路的功率調節回路的輸入端，所述恒功率控制回路的第二輸出端連接所述輸出控制回路的輸入端；所述輸出控制回路的輸出端連接到能量控制電路的主變壓器控制回路的第二輸入端。
[0009]進一步地，該超級電容充電寶還包括一個0(:/0(:限制電路，所述0(:/0(:限制電路的輸入端連接直流輸入電壓，所述0(:/0(:限制電路的輸出端與所述超級電容器的輸入端連接。
[0010]進一步地，所述交流輸入電壓通過能量控制電路對超級電容器充電，所述直流輸入電壓通過0(:/0(:限制電路對超級電容器充電。
[0011〕 進一步地，所述交流輸入電壓通過能量控制電路對超級電容器的充電電流優選為400八，所述直流輸入電壓通過0(:/0(:限制電路對超級電容器的充電電流優選為1八。
[0012]進一步地，該超級電容充電寶還包括一個穩壓輸出電路，該穩壓輸出電路的輸入端與電池的連接腳連接。
[0013]相較于現有技術，本發明設計的超級電容充電寶采用超級電容器作為蓄能介質，構成超級電容蓄能結構，通過能量控制電路進行大電流快速充電，具有充電速度極快、時間極短和效率高的優點。
[0014]另外，本發明在對超級電容器進行充電時采用了交流輸入電壓和直流輸入電壓兩種方式，在交流輸入電壓充電時，充電電流可達400八以上，1分鐘內可充滿。在直流輸入電壓充電時，充電電流則控制在1八左右，但其在60?80分鐘內也可快速充滿。兩種充電方式可以同時進行，互不影響，方便了用戶進行充電使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明第一實施例中超級電容充電寶的結構示意圖；
圖2是圖1中能量控制電路的結構示意圖；
圖3是圖1中保護電路的結構示意圖；
圖4是圖1中放電控制電路的結構示意圖；
圖5是本發明第二實施例中超級電容充電寶的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，在第一實施例中，本發明的超級電容充電寶2包括，但不限于，第一整流電路21、能量控制電路22、整流輸出電路23、超級電容器24、DC/DC限制電路25、保護電路26、放電控制電路27、及電池28。其中，所述第一整流電路21的輸入端接交流輸入電壓(如市電)，所述第一整流電路21的輸出端接能量控制電路22的第一輸入端，所述能量控制電路22的第一輸出端接所述整流輸出電路23的輸入端，所述整流輸出電路23的輸出端與超級電容器24的輸入端(如連接腳)連接，形成交流輸入充電結構，即對超級電容器24的充電結構。其中，所述超級電容器24可以是法拉電容器。
[0017]進一步地，所述DC/DC限制電路25的輸入端連接直流輸入電壓(如USB端口電壓)，所述DC/DC限制電路25的輸出端與超級電容器24的輸入端連接，構成直流輸入充電結構。
[0018]進一步地，所述保護電路26的第一輸入端與超級電容器24的輸入端連接，所述保護電路26的第二輸入端連接能量控制電路22的第二輸出端(如反饋輸出端)，所述保護電路26的輸出端與能量控制電路22的第二輸入端(如控制輸入端)連接，構成對能量控制電路22的反饋保護結構。
[0019]進一步地，所述超級電容器24的輸出端與放電控制電路27的輸入端連接，所述放電控制電路27的輸出端與電池28連接，關于放電控制電路27的具體結構圖參閱圖4的描述。在第一實施例中，所述放電控制電路27用于根據外部設備(如手機)和電池28的電壓大小，控制超級電容器24對外部設備進行放電操作，或者控制超級電容器24對電池28進行充電。較佳實施方式中，超級電容器24的輸入端和輸出端可以為相同的接口。
[0020]在第一實施例中，所述能量控制電路22可以采用常規的能量調制器及其控制電路，舉例而言，所述能量控制電路22包括，但不限于，高頻脈沖振蕩回路221、功率調節回路222和主變壓器控制回路223。其中，高頻脈沖振蕩回路221的輸入端連接第一整流電路21的輸出端，功率調節回路222的輸入端連接高頻脈沖振蕩回路221的輸出端、功率調節回路222的輸出端連接主變壓器控制回路223的第一輸入端，主變壓器控制回路223的第一輸出端作為能量控制電路22的第一輸出端連接整流輸出電路23，并進一步與超級電容器24連接，構成對超級電容器24的交流輸入充電結構。
[0021]所述主變壓器控制回路223的第二輸出端與保護電路26的第二輸入端連接，所述保護電路26的輸出端連接主變壓器控制回路223的第二輸入端，構成對交流輸入充電結構的反饋保護結構。通過高頻脈沖振蕩電路221可以將第一整流電路21輸出的直流電壓轉變成高頻脈沖，再通過功率調節電路222和主變壓器控制回路223的控制，實現對輸出電壓和電流大小的控制，達到對超級電容器24的快速充電。
[0022]進一步地，為了使在交流輸入充電模式下，保護能量控制電路22的正常工作，第一實施例中設置了保護電路26。所述保護電路26可以采用常規的過流保護電路、過壓保護電路等，舉例而言，所述保護電路26包括，但不限于，信息反饋回路261、恒功率控制回路262和輸出控制回路263。其中，信息反饋回路261的第一輸入端與超級電容器24的輸入端連接、信息反饋回路261的第二輸入端與能量控制電路22的主變壓器控制回路223的第二輸出端連接、信息反饋回路261的輸出端連接恒功率控制回路262的輸入端。恒功率控制回路262的第一輸出端連接能量控制電路22的功率調節回路222的輸入端，形成檢測恒功率調節結構。
[0023]所述輸出控制回路263的輸入端與恒功率控制回路262的第二輸出端連接、所述輸出控制回路263的輸出端連接到能量控制電路22的主變壓器控制回路223的第二輸入端(如控制輸入端),構成對能量控制電路22和超級電容器24的反饋控制保護結構。在其他實施例中，所述保護電路26也可以去除。
[0024]進一步地，所述超級電容器24的輸出端連接放電控制電路27，所述放電控制電路27用于根據外部設備(如手機)的電壓大小，控制超級電容器24對外部設備進行放電操作，或者控制超級電容器24對電池28進行充電。參閱圖4所示，所述放電控制電路27包括，但不限于，第一開關271、第二開關272、第三開關273、電壓檢測電路274、及第二整流電路275。所述第一開關271與電壓檢測電路274和第二整流電路275連接，所述電壓檢測電路274進一步與第二開關272及第三開關273連接，所述第二整流電路272進一步與第二開關272及第三開關273連接。進一步地，第一開關271連接至超級電容器24，所述第二開關272連接至電池28，所述第三開關273連接至外部設備30，例如，該外部設備30為手機。需要說明的是，圖4只是對放電控制電路27的示意性描述。本領域技術人員可以了解，該放電控制電路27還可以包括其它必要的元件，如整流輸出電路等，在此不再贅述。
[0025]所述電壓檢測電路274用于檢測外部設備30的電壓值，得到第一檢測電壓值，并檢測電池28的電壓值，得到第二檢測電壓值，并根據該第一檢測電壓值和第二檢測電壓值的大小，產生相應的放電信號控制信號。在第一實施例中，所述放電控制信號包括第一控制信號、第二控制信號、和第三控制信號。
[0026]具體而言，如果該第一檢測電壓值小于第一預設閥值(如4伏特),則電壓檢測電路274產生第一控制信號，控制第一開關271和第三開關273接通、第二開關272斷開，并控制超級電容器24依次通過第一開關271、第二整流電路275、第三開關273對該外部設備30進行放電。
[0027]如果該第一檢測電壓值大于或等于第一預設閥值、且該第二檢測電壓值小于第二預設閥值(如3伏特),則電壓檢測電路274產生第二控制信號，控制第一開關271和第二開關272接通、第三開關273斷開，并控制超級電容器24依次通過第一開關271、第二整流電路275、第二開關272對電池28進行充電。在第一實施例中，所述電池28可以是鋰離子電池。
[0028]如果該第一檢測電壓值大于或等于第一預設閥值、且該第二檢測電壓值大于或等于第二預設閥值，則電壓檢測電路274產生第三控制信號，控制第一開關271、第二開關272、和第三開關273全部斷開，超級電容器24停止放電。
[0029]也就是說，如果外部設備30有供電需求，則超級電容器24先對外部設備30放電，如果外部設備30沒有供電需求，則超級電容器24輸出直流電壓后對電池28充電。
[0030]需要說明的是，在其他實施例中，所述第一開關271、第二開關272、和第三開關273也可以替換為一個多路開關元件。
[0031]在第一實施例中，為了方便用戶對超級電容充電寶2進行充電，設置了兩種對超級電容器24進行充電的方式，所述交流輸入電壓(如市電)通過能量控制電路22對超級電容器24充電，所述直流輸入電壓(如…8端口電壓)通過0(:/0(:限制電路25對超級電容器24充電。所述交流輸入電壓通過能量控制電路22對超級電容器24的充電電流大于所述直流輸入電壓通過0(:/0(:限制電路25對超級電容器24的充電電流。
[0032]在第一實施例中，所述交流輸入電壓通過能量控制電路22對超級電容器24的充電電流為350八?450八，優先選擇為400八。所述直流輸入電壓通過0(:/0(:限制電路對超級電容器24的充電電流為0.8A?1.5A，優先選擇為1A。
[0033]進一步地，如圖5所示，在第二實施例中，本發明的超級電容充電寶2還包括一個穩壓輸出電路29，該穩壓輸出電路29的輸入端與電池28的連接腳連接，穩壓輸出電路29的輸出端可以連接到外部設備(如手機、數碼產品等)的充電接口，形成超級電容器24對負載放電結構。
[0034]為了使超級電容充電寶2輸出的直流電壓與外部設備電池的充電電壓相對應，所述穩壓輸出電路29輸出恒定的直流電壓，如輸出電壓為5V，并且通過更換不同的輸出轉換頭可以給多種外部設備進行充電。
[0035]綜上所述，本發明采用超級電容器24作為蓄能介質，構成超級電容蓄能結構，通過能量控制電路22進行大電流快速充電，市電充電電流高達400A，充電時間極其快速，可以在一分鐘內就對大容量的超級電容器24充滿電，具有充電速度極快、時間極短和效率高的有益效果。
[0036]另外，本發明在對超級電容器24進行充電時采用了市電和USB兩種方式，在接市電時，充電電流可達400A以上，I分鐘內可充滿。而為了保護電腦主板，USB充電電流則控制在IA左右，但其在60?80分鐘內也可快速充滿。兩種充電方式可以同時進行，互不影響，方便了用戶進行充電使用，具有更好的使用和體驗性能。
[0037]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的詳細說明，不能認定具體實施只局限于這些說明。對于所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種超級電容充電寶，其特征在于，該超級電容充電寶包括: 第一整流電路、能量控制電路、整流輸出電路、超級電容器、放電控制電路、及電池； 所述第一整流電路的輸入端接交流輸入電壓，所述第一整流電路的輸出端接能量控制電路的第一輸入端，所述能量控制電路的第一輸出端連接所述整流輸出電路的輸入端，所述整流輸出電路的輸出端與超級電容器的輸入端連接；及 所述超級電容器的輸出端與放電控制電路的輸入端連接，所述放電控制電路的輸出端與電池連接，其中，當與該超級電容充電寶連接的外部設備的電壓值小于第一預設閥值時，所述放電控制電路控制超級電容器對該外部設備進行放電，當該外部設備的電壓值大于或等于第一預設閥值時，所述放電控制電路控制超級電容器對電池進行充電或停止放電。
2.根據權利要求1所述的超級電容充電寶，其特征在于，所述放電控制電路包括:第一開關、第二開關、第三開關、電壓檢測電路、及第二整流電路； 所述第一開關與電壓檢測電路和第二整流電路連接，所述電壓檢測電路與第二開關及第三開關連接，所述第二整流電路與第二開關及第三開關連接；及 所述電壓檢測電路用于檢測外部設備的電壓值，得到第一檢測電壓值，檢測電池的電壓值，得到第二檢測電壓值，并根據該第一檢測電壓值和第二檢測電壓值的大小，產生相應的放電信號控制信號。
3.根據權利要求2所述的超級電容充電寶，其特征在于，所述放電控制信號包括第一控制信號、第二控制信號、和第三控制信號； 如果該第一檢測電壓值小于第一預設閥值，則電壓檢測電路產生第一控制信號，控制第一開關和第三開關接通、第二開關斷開，并控制超級電容器依次通過第一開關、第二整流電路、第三開關對該外部設備進行放電； 如果該第一檢測電壓值大于或等于第一預設閥值、且該第二檢測電壓值小于第二預設閥值，則電壓檢測電路產生第二控制信號，控制第一開關和第二開關接通、第三開關斷開，并控制超級電容器依次通過第一開關、第二整流電路、第二開關對電池進行充電；及 如果該第一檢測電壓值大于或等于第一預設閥值、且該第二檢測電壓值大于或等于第二預設閥值，則電壓檢測電路產生第三控制信號，控制第一開關、第二開關、和第三開關斷開，超級電容器停止放電。
4.根據權利要求1至3其中之一所述的超級電容充電寶，其特征在于，所述能量控制電路包括:高頻脈沖振蕩回路、功率調節回路和主變壓器控制回路； 所述高頻脈沖振蕩回路的輸入端連接第一整流電路的輸出端，所述功率調節回路的輸入端連接高頻脈沖振蕩回路的輸出端、所述功率調節回路的輸出端連接所述主變壓器控制回路的第一輸入端，所述主變壓器控制回路的第一輸出端連接整流輸出電路；及 所述主變壓器控制回路的第二輸出端與保護電路的第二輸入端連接，所述主變壓器控制回路的第二輸入端連接所述保護電路的輸出端。
5.根據權利要求4所述的超級電容充電寶，其特征在于，該超級電容充電寶還包括一個保護電路 '及 所述保護電路的第一輸入端與超級電容器的輸入端連接，所述保護電路的第二輸入端連接能量控制電路的第二輸出端，所述保護電路的輸出端與能量控制電路的第二輸入端連接。
6.根據權利要求5所述的超級電容充電寶，其特征在于，所述保護電路包括:信息反饋回路、恒功率控制回路和輸出控制回路； 所述信息反饋回路的第一輸入端與超級電容器的輸入端連接、所述信息反饋回路的第二輸入端與能量控制電路的主變壓器控制回路的第二輸出端連接、所述信息反饋回路的輸出立而連接恒功率控制回路的輸入立而； 所述恒功率控制回路的第一輸出端連接能量控制電路的功率調節回路的輸入端，所述恒功率控制回路的第二輸出端連接所述輸出控制回路的輸入端 '及 所述輸出控制回路的輸出端連接到能量控制電路的主變壓器控制回路的第二輸入端。
7.根據權利要求1至3其中之一所述的超級電容充電寶，其特征在于，該超級電容充電寶還包括一個DC/DC限制電路，所述DC/DC限制電路的輸入端連接直流輸入電壓，所述DC/DC限制電路的輸出端與所述超級電容器的輸入端連接。
8.根據權利要求7所述的超級電容充電寶，其特征在于，所述交流輸入電壓通過能量控制電路對超級電容器充電，所述直流輸入電壓通過DC/DC限制電路對超級電容器充電。
9.根據權利要求8所述的超級電容充電寶，其特征在于，所述交流輸入電壓通過能量控制電路對超級電容器的充電電流優選為400A，所述直流輸入電壓通過DC/DC限制電路對超級電容器的充電電流優選為1A。
10.根據權利要求1至3其中之一所述的超級電容充電寶，其特征在于，該超級電容充電寶還包括一個穩壓輸出電路，該穩壓輸出電路的輸入端與電池的連接腳連接。
【文檔編號】H02J7/00GK104467074SQ201410627506
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】肖勁, 劉 英, 賀國棟 申請人:深圳市興吉勝電子有限公司, 深圳市鑫達勝軟件有限公司