CN104167784A - 移动电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动电源电路，属于电子电路技术领域。其包括单片机、DC/DC升压转换模块、滤波和储能模块、输出控制模块、电池接口模块以及采样模块和显示电路；所述DC/DC升压转换模块包括电感L1、NMOS电路和PMOS电路，所述电感L1的一端连接电池接口模块，另一端分别连接所述NMOS的漏极和所述PMOS的漏极，所述PMOS的源极依次连接所述的滤波和储能模块和输出控制模块；所述单片机输出一路DH-PWM信号输出端和一路CH-PWM信号输出端，所述DH-PWM信号输出端连接所述NMOS的栅极，所述CH-PWM信号输出端连接所述PMOS的栅极。本技术方案使得DC/DC转换电路可以通过单片机控制，并且输出端和输入端可以共用，具有转换效率高，可靠性高，成本低等优点。

Description

移动电源电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其是涉及移动电源的控制电路技术领域。

背景技术

移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电设备，可以给手机等数码设备随时随地充电或待机供电。移动电源电路通常包括电池和一系列的控制电路。

目前，市场上面大部分移动电源都是由一个micro USB输入接口和一个USB2.0输出接口或一个micro USB输入接口和多个USB2.0输出接口组成。且主控芯片单片机只实现了常用功能中的电量检测，保护功能，通讯功能，显示功能。充电管理和DC/DC转换电路都是由单独芯片设计完成的。这样就没有完全发挥单片机丰富的功能资源，并且多个接口让成本增加，电路转换效率降低，电路的故障率增加。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种移动电源电路，其目的是解决现有移动电源电路功能单一、电路转化效率低，可靠性差以及成本高的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明所提出的基本技术方案为：一种移动电源电路，包括单片机、DC/DC升压转换模块、滤波和储能模块、输出控制模块、电池接口模块以及采样模块和显示电路；

所述DC/DC升压转换模块包括电感L1、NMOS和PMOS，所述电感L1的一端连接电池接口模块，另一端分别连接所述NMOS的漏极和所述PMOS的漏极，所述PMOS的源极依次连接所述的滤波和储能模块和输出控制模块；

所述采样模块包括电流采样电路和电池电压采样电路，所述电流采样电路的输入端连接所述输出控制模块，其输出端连接单片机，所述电池电压采样电路的输出端连接所述单片机；

所述单片机输出一路DH-PWM信号输出端和一路CH-PWM信号输出端，所述DH-PWM信号输出端连接所述NMOS的栅极，所述CH-PWM信号输出端连接所述PMOS的栅极。

本发明所述的移动电源电路中，所述NMOS包括NMOS管，所述NMOS管通过一电阻连接所述单片机的DH-PWM信号输出端。

本发明所述的移动电源电路中，所述PMOS包括PMOS管，所述PMOS管通过一电阻连接所述单片机的CH-PWM信号输出端。

本发明所述的移动电源电路中，所述输出控制模块包括输出端、输入端和输出控制电路，所述输出控制电路包括一个NMOS管和两个电阻，所述NMOS管的漏极与所述输出端连接，所述NMOS管的栅极通过其中一个电阻与单片机电连接，所述NMOS的源极与电路负端电连接。

本发明所述的移动电源电路中，所述输出端与所述输入端并联成一个接口。

本发明所述的移动电源电路中，所述滤波和储能模块包括依次电连接的滤波电路和储能电路，所述滤波电路连接所述PMOS的源极，所述储能电路连接所述输出控制模块；其中，所述滤波电路有三个并联的电容组成，所述储能电路由一储能电容构成。

本发明所述的移动电源电路中，所述单片机通过I/O口三个还连接所述显示电路，所述显示电路包括有六个LED灯和两个电阻。

本发明所述的移动电源电路中，所述单片机的一I/O口连接一外界控制连接端。

本发明所述的移动电源电路中，所述单片机的一I/O口连接连接有照明电路，所述照明电路为一LED灯。

本发明的有益效果是：

本发明采用一个单片机来控制电路的输出输入，通过DC/DC升压转换模块、电路显示电路以及连接外界控制连接端，实现了移动电源电路的多功能化，只需一个单片机就能实现对整个电路的控制，避免了以往通过多个控制芯片来控制电路的弊端；另外，本发明所使用的DC/DC升压转换模块能够提高移动电源电路的转换效率；最后，本发明将输出端和输入端并联集成为一个接口，降低了接口的数量，降低成本也方便使用。

附图说明

图1为本发明所述的移动电源电路的结构原理框图；

图2为图1所述的标有符号的移动电源电路的具体电路图；

图3为图1所述的移动电源电路的具体电路图。

具体实施方式

以下将结合附图1、附图2和附图3对本发明做进一步的说明，但不应以此来限制本发明的保护范围。

对照图1至图3：

本发明所述的移动电源电路包括单片机10、DC/DC升压转换模块20、滤波和储能模块30、输出控制模块40、电池接口模块50、采样模块60和显示电路70、照明电路80以及外界控制连接端90。

其中，所述单片机包括接口1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、和14；其中，所述5和6各自输出CH-PWM信号输出端和DH-PWM信号输出端。

所述DC/DC升压转换模块20包括电感L1、NMOS电路和PMOS电路，所述电感L1的左端连接电池接口模块50，右端分别连接所述NMOS的漏极和所述PMOS的漏极，所述PMOS的源极依次连接所述的滤波和储能模块30及输出控制模块40。其中，NMOS包括NMOS管Q2，所述NMOS管Q2通过一电阻R12连接所述单片机10的DH-PWM信号输出端6，在电阻R2和NMOS管Q2之间的连接电线还引出有电阻R11，该电阻R11的另外一端连接电路的负端。所述PMOS包括PMOS管Q3，所述PMOS管Q3通过一电阻R13连接所述单片机10的CH-PWM信号输出端5，另外，所述的PMOS管Q3还并联有电阻R14。

所述滤波和储能模块30包括依次从左至右电连接的滤波电路301和储能电路302，所述滤波电路301连接所述PMOS的源极，所述储能电路302连接所述输出控制模块40；其中，所述滤波电路301有三个并联的电容C7、C8和C9组成，所述储能电路由一储能电容C5构成。

所述输出控制模块40包括输出端J1、输入端J2和输出控制电路401，所述输出端J1和输入端J2并联成一个接口402；所述输出控制电路401包括一个NMOS管Q4和电阻R15和R16，该电阻R16与NMOS管Q4并联；所述NMOS管Q4的漏极与接口402连接，所述NMOS管Q4的栅极通过电阻R15与单片机10电连接，所述NMOS管Q4的源极与电路负端电连接。

所述采样模块60包括电流采样电路601和电池电压采样电路602，所述的电流采样电路601既可以采集输出信号又可以采集输入信号。其中，所述电流采样电路601的输入端包括电阻R17、电阻R18和电阻R1及电容C2，如图示，电阻R17连接所述输出控制模块40，其输出端连接单片机10的接口13，所述电池电压采样电路602包括电阻R6和电阻R7，其中R7的左端连接单片机10的接口10，在R7的左端引出所述的电阻R6，该电阻R6连接单片机10的接口12。

所述显示电路70包括电阻R8、电阻R9和六个LED灯D1、D2、D3、D4、D5和D6，所述单片机10通过电阻R8、电阻R9分别连接所述的LED灯D1、D2、D3、D4、D5和D6，具体的连接关系如图所示。

所述外界控制连接端90包括一按键S1和电阻R10，所述电阻R10的两端分别连接单片机10的接口1和4，电阻R10的左端连接按键S1。

图中，照明电路连接单片机10的一个I/O接口，即图中单片机10的接口8，该照明电路为一LED灯D7。

具体工作时，图中的BAT+和BAT-接入锂离子电池，需要充电的负载电子设备从接口402接入电路。

当外部有5V电源输入时，将接入到接口402，单片机10将接收电池电压采样电路602发送的信号后，单片机10由待机模式转换为工作模式并由此判断外部输入电压是否在设置的电压范围内；若果外部电源电压不在设置电压范围内时，单片机10将发送信号给输出控制电路401的控制端以控制输入端断开与外部电源的连接，同时停止输出PWM信号。如果外部电源电压在设置的范围内，单片机10将发送控制信号给输出控制电路401的控制端控制外部电源通过，同时单片机10通过对电池电压采样电路602的检测，判断是否输出PWM信号以控制PMOS进行涓流充电模式、恒流充电模式还是恒压充电模式。当电池电压≤3.0V时，为涓流充电模式，充电电流为设置充电电流的十分之二；电池电压高于3.0V并且低于4.2V时，为恒流充电模式，充电电流为设置充电电流；电池电压正好在4.2V时，为恒压充电模式，此时充电电流会线性减小，直到充电电流为设置充电电流的十分之二时，充电过程结束。在判断充电模式的同时，单片机10同时会检测来自电流采样电路601的信号，判断输出是否有负载连接。其判断的根据是：输出控制电路401的NMOS Q4本身内阻所产生的管压降，经过电流采样电路601采样送至单片机10进行处理。当Nmos Q4的管压降高出设置值时，表明输出端已经有负载连接，此时单片机10将启动充放电自动控制模式，关闭充电的PWM端口，由外部电源VCC将直接给负载供电；而当移动电源外接负载设备充满时，单片机10通过电流采样电路601检测到这一情况，从而重新启动充电的PWM端口对移动电源内部锂电池充电，直到充满。单片机10这种自动智能控制，非常有效地提高了移动电源锂离子电池的使用寿命和移动电源的可靠性。

工作时，DC/DC升压转换模块20将锂离子电池电压升到5V后输出，单片机10输出的两路PWM信号分别驱动NMOS管Q2和PMOS管Q3，当开关Nmos管Q2导通，而PMOS管Q3截止时，锂离子电池输出电压流经电感L1储能；当开关NMOS管Q2截止，而PMOS管Q3导通时，电感L1中储存的能量通过PMOS管Q3供给输出端，此时是电感L1中的电压和锂离子电池电压串联通过PMOS管Q3供给输出端，所以加到输出端上的电压高于锂离子电池电压，故达到DC/DC升压转换模块20升压转换的目的。工作过程中电池流出的电流是连续的，但是流经PMOS管Q3是脉冲的，所以有了滤波电路301的存在，同时也对储能电路302进行充电。当PMOS管Q3截止时，输出端的电压就开始下降，此时储能电路302又放电给输出端，所以负载仍有稳定并连续的电流。又因为此时单片机10电源电压是由输出端提供，所以单片机10内部将对1/4电源电压进行误差处理，并同单片机10内部的基准电压进行误差比较后，控制两路PWM信号输出的脉冲宽度，由此在输出端上又获得了我们需要的稳定的5V电压。

单片机10在完成上述过程的同时，其内部的保护单元将不断地通过电流采样电路601和单片机10内部的电源电压电路的反馈信号来判断各种错误的发生，比如输出过流、输出过压、输入过压、输入欠压、锂离子电池输出过放、过充等情况。保护单元将判断的结果转换成控制信号发送到输出控制电路401的控制端和PWM输出的控制端来完成保护动作。从而确保了移动电源的安全。

另外，单片机10通过3个I/O口2、3和7完成对6个LED灯D1、D2、D3、D4、D5和D6的控制。电池电压采样电路602的反馈信号可让单片机10判断出这时锂离子电池所存在的电量还有多少，并且通过LED灯D1、D2、D3、D4、D5和D6显示出来。

再者，单片机10对外部的通信控制由外界控制连接端90完成，即由按键S1、电阻R10和I/O口1和4来完成，触动按键S1可以完成照明电路80、LED灯D1、D2、D3、D4、D5和D6以及DC/DC升压转换模块20的启动和关闭等控制。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种移动电源电路，其特征在于：包括单片机、DC/DC升压转换模块、滤波和储能模块、输出控制模块、电池接口模块以及采样模块和显示电路；

所述DC/DC升压转换模块包括电感L1、NMOS和PMOS，所述电感L1的一端连接电池接口模块，另一端分别连接所述NMOS的漏极和所述PMOS的漏极，所述PMOS的源极依次连接所述的滤波和储能模块和输出控制模块；

所述采样模块包括电流采样电路和电池电压采样电路，所述电流采样电路的输入端连接所述输出控制模块，其输出端连接单片机，所述电池电压采样电路的输出端连接所述单片机；

所述单片机输出一路DH-PWM信号输出端和一路CH-PWM信号输出端，所述DH-PWM信号输出端连接所述NMOS的栅极，所述CH-PWM信号输出端连接所述PMOS的栅极。

2.如权利要求1所述的移动电源电路，其特征在于：所述NMOS包括NMOS管，所述NMOS管通过一电阻连接所述单片机的DH-PWM信号输出端。

3.如权利要求1所述的移动电源电路，其特征在于：所述PMOS包括PMOS管，所述PMOS管通过一电阻连接所述单片机的CH-PWM信号输出端。

4.如权利要求1所述的移动电源电路，其特征在于：所述输出控制模块包括输出端、输入端和输出控制电路，所述输出控制电路包括一个NMOS管和两个电阻，所述NMOS管的漏极与所述输出端连接，所述NMOS管的栅极通过其中一个电阻与单片机电连接，所述NMOS的源极与电路负端电连接。

5.如权利要求4所述的移动电源电路，其特征在于：所述输出端与所述输入端并联成一个接口。

6.如权利要求1所述的移动电源电路，其特征在于：所述滤波和储能模块包括依次电连接的滤波电路和储能电路，所述滤波电路连接所述PMOS的源极，所述储能电路连接所述输出控制模块；其中，所述滤波电路有三个并联的电容组成，所述储能电路由一储能电容构成。

7.如权利要求1所述的移动电源电路，其特征在于：所述单片机通过I/O口三个还连接所述显示电路，所述显示电路包括有六个LED灯和两个电阻。

8.如权利要求1所述的移动电源电路，其特征在于：所述单片机的一I/O口连接一外界控制连接端。

9.如权利要求1所述的移动电源电路，其特征在于：所述单片机的一I/O口连接连接有照明电路，所述照明电路为一LED灯。