專利名稱：便攜式多功能電源與照明器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源，尤其是涉及一種帶照明功能的便攜式多功能電源與照明器。
背景技術：
太陽能光伏發(fā)電和半導體溫差發(fā)電技術已取得了較大發(fā)展，并已商業(yè)化。各種小型電子產品如MP3、MP4、手機、數(shù)碼相機、筆記本電腦等與人們日常的工作、學習、生活密切相關。然而，在野外活動和救災應急使用時，這些電子產品常常面臨著電能無法及時補給的問題，為此需要一種能在這種情況下提供應急充電和照明的裝置。隨著太陽能光伏發(fā)電和半導體溫差發(fā)電技術的發(fā)展，太陽能電池板在較強光照的地域能產生電能，溫差發(fā)電所需的冷熱端條件在日常生活中容易實現(xiàn)。此外，采用切割磁力線的手搖發(fā)電的條件不僅簡單，而且還不受時間和地域限制。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種小型、方便、兼具照明與充電功能，主要適用于不易提供市電的野外活動和應急救災的便攜式多功能電源與照明器。本實用新型設有直流電產生模塊、穩(wěn)壓蓄能模塊、升壓轉換模塊、接口模塊和LED 燈，所述直流電產生模塊設有手搖發(fā)電模塊、太陽能發(fā)電模塊、半導體溫差發(fā)電模塊和市電 USB 口充電器；所述穩(wěn)壓蓄能模塊設有穩(wěn)壓電路和鋰電池；所述升壓轉換模塊設有升壓電路和電壓分檔電路；手搖發(fā)電模塊、太陽能發(fā)電模塊、半導體溫差發(fā)電模塊和市電USB 口充電器的輸出端分別接穩(wěn)壓蓄能模塊的穩(wěn)壓電路輸入端，穩(wěn)壓電路的輸出端分別接鋰電池和升壓轉換模塊的升壓電路輸入端，升壓電路輸出端接電壓分檔電路輸入端，電壓分檔電路的輸出端接接口模塊；鋰電池接LED燈；所述手搖發(fā)電模塊設有直流發(fā)電機、齒輪變速箱和搖把，所述齒輪變速箱與直流發(fā)電機連接，搖把設在齒輪變速箱上；所述半導體溫差發(fā)電模塊設有保溫杯、半導體溫差片和散熱器，半導體溫差片的熱端面緊貼在保溫杯底部，半導體溫差片的冷端面緊貼在散熱器背面。所述半導體溫差片的熱端面與保溫杯底部接觸部分可填充導熱硅膠，所述半導體溫差片的冷端面與散熱器接觸部分可填充導熱硅膠，保溫杯與散熱器可用鎖扣鎖緊，以保證半導體溫差片的熱端面與保溫杯底部、冷端面與散熱器之間良好的接觸。使用時，只需以保溫杯里所盛熱水作為熱源，同時將散熱器置于冷水中即可形成溫差，產生電能。由于本實用新型設有便攜式多功能電源和LED照明燈，而便攜式多功能電源具有太陽能光伏發(fā)電、半導體溫差發(fā)電、手搖發(fā)電和市電供電4種模式，其中太陽能光伏發(fā)電利用光電轉換器件將光能轉化為電能，半導體溫差發(fā)電模塊利用熱源和冷源之間的溫差發(fā)電，手搖發(fā)電是采用手搖線圈切割磁力線實現(xiàn)機械能轉化為電能，市電供電是利用公共電網實現(xiàn)變壓和整流，因此本實用新型的優(yōu)點和特色在于將發(fā)電、蓄電、充電、照明等功能整合于一體，實現(xiàn)了太陽能、手搖、半導體溫差、市電等發(fā)電模式的優(yōu)勢互補，可為MP3、MP4、手
3機、數(shù)碼相機、筆記本電腦等小電器充電，并提供LED照明。本發(fā)明順應節(jié)能環(huán)保及災難應急的需求，集成4種電源特點，實現(xiàn)隨時隨地、不間斷供電；同時具有體積小、容量大、功率比高、低維護成本、壽命長、維護率低、使用方便和便于攜帶等優(yōu)點。

圖1為本實用新型實施例的結構組成框圖。圖2為本實用新型實施例的手搖發(fā)電組件結構組成示意圖。圖3為本實用新型實施例的溫差發(fā)電組件結構組成示意圖。圖4為圖3的仰視結構組成示意圖。圖5為本實用新型實施例的穩(wěn)壓電路原理圖。圖6為本實用新型實施例的輸出為5. 5V的升壓電路原理圖。圖7為本實用新型實施例的升壓電壓分檔電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作詳細的介紹。參見圖1 4，本實用新型實施例設有直流電產生模塊1、穩(wěn)壓蓄能模塊2、升壓轉換模塊3、接口模塊4和LED燈5，所述直流電產生模塊1設有手搖發(fā)電模塊11、太陽能發(fā)電模塊12、半導體溫差發(fā)電模塊13和市電USB 口充電器14 ；所述穩(wěn)壓蓄能模塊2設有穩(wěn)壓電路21和鋰電池22 ；所述升壓轉換模塊3設有升壓電路31和電壓分檔電路32 ；手搖發(fā)電模塊11、太陽能發(fā)電模塊12、半導體溫差發(fā)電模塊13和市電USB 口充電器14的輸出端分別接穩(wěn)壓蓄能模塊2的穩(wěn)壓電路21輸入端，穩(wěn)壓電路21的輸出端分別接鋰電池22和升壓轉換模塊3的升壓電路31輸入端，升壓電路31輸出端接電壓分檔電路32輸入端，電壓分檔電路32的輸出端接接口模塊4 ；鋰電池22接LED燈5。所述手搖發(fā)電模塊11設有直流發(fā)電機111、齒輪變速箱112和可折疊搖把113，所述齒輪變速箱112與直流發(fā)電機111連接，可折疊搖把113設在齒輪變速箱112上。手搖發(fā)電模塊的工作流程是通過可折疊搖把將人體輸出的機械能經齒輪變速箱的加速，為直流發(fā)電機提供足夠的轉速，產生電能?？烧郫B搖把的設計考慮了整體裝置的簡潔美觀、便于攜帶。接口模塊4可設有USB接口和DC接所述半導體溫差發(fā)電模塊13設有不銹鋼保溫杯131、半導體溫差片132、鋁制冷端散熱器133和鎖扣134，半導體溫差片132的熱端面緊貼在保溫杯131底部，半導體溫差片 132的冷端面緊貼在散熱器133背面，并在半導體溫差片132的熱端面與保溫杯底部接觸部分填充導熱硅膠，在半導體溫差片132的冷端面與散熱器接觸部分填充導熱硅膠，保溫杯與散熱器用鎖扣鎖緊，以保證半導體溫差片的熱端面與保溫杯底部、冷端面與散熱器之間良好的接觸。使用時，只需以保溫杯里所盛熱水作為熱源，同時將散熱器置于冷水中即可形成溫差，產生電能。圖5是穩(wěn)壓電路圖及其與外圍模塊連接示意圖。該穩(wěn)壓電路采用穩(wěn)壓管和NPN型三極管形成穩(wěn)壓輸出和反充保護。當穩(wěn)壓電路的輸入端電壓大于一定值時，三極管導通，輸出電壓為Uout = UMf-UBE(其中Uref為穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值)，具體穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值可根據實際需要選用。裝置中可采用3. 8V的鋰電池，充電限壓為4. 3V，一般硅三極管Ube = 0. 5 0. 7V
4因而穩(wěn)壓管ZDl采用5. IV的穩(wěn)壓管。為了讓手搖發(fā)電能單獨以USB 口形式輸出5. 5V電壓， 則穩(wěn)壓管ZD2選擇6. 2V的穩(wěn)壓管。此外，在輸入端并接電解電容Cl和C2是為了減緩輸入電壓不穩(wěn)定及波動問題。為了保證直流電產生各功能模塊之間互不影響，并防止內置鋰電池對這些模塊形成反充，在太陽能光伏發(fā)電、溫差發(fā)電、市電充電器輸入端串接肖特基二極管(肖特基二極管比普通二極管壓降小)進行隔離連接，可采用IN5819型。為了方便左手和右手使用者的不同習慣，直流發(fā)電機經全式整流橋D4進行電壓極性鎖定及與電路的隔離連接，直流發(fā)電機M正向或反向旋轉的情況下，都能實現(xiàn)對電路供電。開關Sl是用于實現(xiàn)手搖發(fā)電在對鋰電池充電和直接對外輸出選擇的切換。由于目前許多小電器都采用5. 5V供電，因此在升壓轉換模塊主要分為5. 5V升壓電路和其它升壓電壓分檔電路兩部分進行闡述由于USB 口 5. 5V充電電壓使用率較高，考慮接入負載后可能產生電壓下降的問題，因此在升壓模塊中單獨使用BAU72型三端升壓集成電路，形成5. 5V電路。其最低輸入電壓是0. 9V，固定輸出電壓為5. 5V±2%。轉化效率最高為85%。在本實用新型中，電路輸入電壓直接來自內置鋰電池E，輸出部分連接至輸出端口部分。BAU72型是電壓型PFM控制模式的DC/DC轉換集成電路。其內部包括輸出電壓反饋和修正網絡、啟動電路、振蕩電路、參考電壓電路、脈波頻率調變(PFM)控制電路、過流保護以及功率管。PFM控制電路是核心，根據輸入電壓信號、負載信號和電流信號來控制功率管的開關狀態(tài)，從而實現(xiàn)控制電路恒壓輸出。在PFM控制系統(tǒng)中，振蕩電路提供基準振蕩頻率和固定脈寬，參考電壓電路提供參考電壓，根據輸入和輸出電壓的比例以及負載情況，通過脈沖來調節(jié)在單位時間內功率管的導通時間，以實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。同時內部采用修正技術，保證輸出電壓精度達到士2%。高增益的誤差放大器保證了在不同輸入電壓和不同負載電流情況下穩(wěn)定的輸出電壓。如圖6所示，該電路結構簡單，輸出穩(wěn)定的特點。外圍只需要1個功率電感Ll、l個肖特基二極管D5(本裝置中采用肖特基二極管IN5819)、1個升壓電容C4即可構成升壓電路。此外，C3電容為該電路的輸入濾波電容，起穩(wěn)定輸入的作用。圖7是高于5. 5V的升壓電壓分檔電路。該電路主要采用了 MC34063ADC變換芯片，其輸入電壓范圍是3 40V，輸出電壓穩(wěn)定為Vout = Vref · (1+Rb/Ra) (Vref = 1. 25V)。在本裝置中用S2選擇開關分檔選擇不同的Rb(Rbl，Rb2，Rb3，Rb4……)，通過調節(jié)Rb的阻值大小來選擇6V、9V、12V、18V四檔輸出，以達到輸出不同檔電壓的目的。以下是該升壓電壓分檔電路詳細說明MC34063A是DC/DC變換控制芯片，是專為降壓、升壓和倒相應用所設計的。其升壓形式的直流開關穩(wěn)壓電源電路圖如圖7所示。它的內部有帶溫度補償?shù)幕鶞孰妷涸?yrei = 1.25V)、帶激勵電流限制的占空比可控振蕩器(上限頻率100kHz)、RS觸發(fā)器、比較器、晶體管驅動電路和和大電流輸出開關管，峰值電流可以達到1. 5A的晶體管。具有短路保護，低靜態(tài)電流、軟啟動、欠壓鎖定、過流限制及熱關斷等功能。如圖6所示的直流開關穩(wěn)壓電源只需要外接9個元器件就可以組成一個輸出V。ut = Vref · (1+Rb/Ra) (Vref = 1. 25V)的直流升壓電源。Ci為直流輸入的濾波電容，Rsc是峰值電流采樣電阻，R是內置驅動管偏置電阻， L2是功率電感，IN5819是肖特基二極管，Co為輸出電壓的濾波電容，Ct內置振蕩器的定時
5電容，Ra和Rb是分壓電阻決定輸出電壓。 在輸出接口部分，目前大部分小型用電器的充電供電接口為USB 口，如MP3、MP4、 手機等。此外，還有一些用電器如數(shù)碼相機、筆記本電腦等采用其它接口。為此，本實用新型采用USB和5. 5mm通用DC兩種輸出接口，以適應不同種用電器的要求。
權利要求1.便攜式多功能電源與照明器，其特征在于設有直流電產生模塊、穩(wěn)壓蓄能模塊、升壓轉換模塊、接口模塊和LED燈；所述直流電產生模塊設有手搖發(fā)電模塊、太陽能發(fā)電模塊、 半導體溫差發(fā)電模塊和市電USB 口充電器；所述穩(wěn)壓蓄能模塊設有穩(wěn)壓電路和鋰電池；所述升壓轉換模塊設有升壓電路和電壓分檔電路；手搖發(fā)電模塊、太陽能發(fā)電模塊、半導體溫差發(fā)電模塊和市電USB 口充電器的輸出端分別接穩(wěn)壓蓄能模塊的穩(wěn)壓電路輸入端，穩(wěn)壓電路的輸出端分別接鋰電池和升壓轉換模塊的升壓電路輸入端，升壓電路輸出端接電壓分檔電路輸入端，電壓分檔電路的輸出端接接口模塊；鋰電池接LED燈；所述手搖發(fā)電模塊設有直流發(fā)電機、齒輪變速箱和搖把，所述齒輪變速箱與直流發(fā)電機連接，搖把設在齒輪變速箱上；所述半導體溫差發(fā)電模塊設有保溫杯、半導體溫差片和散熱器，半導體溫差片的熱端面緊貼在保溫杯底部，半導體溫差片的冷端面緊貼在散熱器背面。
2.如權利要求1所述的便攜式多功能電源與照明器，其特征在于所述半導體溫差片的熱端面與保溫杯底部接觸部分填充導熱硅膠，所述半導體溫差片的冷端面與散熱器接觸部分填充導熱硅膠。
3.如權利要求1所述的便攜式多功能電源與照明器，其特征在于所述保溫杯與散熱器用鎖扣鎖緊。
專利摘要便攜式多功能電源與照明器，涉及一種電源。提供一種小型、方便、兼具照明與充電功能，主要適用于不易提供市電的野外活動和應急救災的便攜式多功能電源與照明器。設有直流電產生模塊、穩(wěn)壓蓄能模塊、升壓轉換模塊、接口模塊和LED燈，所述直流電產生模塊設有手搖發(fā)電模塊、太陽能發(fā)電模塊、半導體溫差發(fā)電模塊和市電USB口充電器；所述穩(wěn)壓蓄能模塊設有穩(wěn)壓電路和鋰電池；所述升壓轉換模塊設有升壓電路和電壓分檔電路；所述手搖發(fā)電模塊設有直流發(fā)電機、齒輪變速箱和搖把；所述半導體溫差發(fā)電模塊設有保溫杯、半導體溫差片、散熱器和鎖扣。
文檔編號F21V17/10GK202149374SQ20112020702
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權日2011年6月17日
發(fā)明者陳姚佳 申請人:陳姚佳