一種具有mppt功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源，整機(jī)電路中，MPPT充電管理電路分別與太陽(yáng)能電池板、鋰電池保護(hù)電路連接，鋰電池保護(hù)電路還分別與鋰電池、升壓電路連接，升壓電路輸出端經(jīng)過(guò)流保護(hù)電路連接USB接口；殼體包括上蓋和下蓋，在上蓋與下蓋形成的空腔內(nèi)收納有聚合物鋰電池和主控PCB電路板，上蓋邊緣設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的USB接口，對(duì)外輸出提供5V/1A電源，上蓋還設(shè)有電量顯示按鍵孔位、四個(gè)電量指示LED燈和充電指示燈的孔位，下蓋有固定螺絲位，用以固定上蓋和下蓋；優(yōu)點(diǎn)是：整機(jī)電路利用最大功率跟蹤技術(shù)，提高了太陽(yáng)能電池板給太陽(yáng)能移動(dòng)電源的充電效率；防止因IC的工作電流引起移動(dòng)電源電量自損失現(xiàn)象；保護(hù)電路解決了太陽(yáng)能移動(dòng)電源的過(guò)充、過(guò)放、短路、過(guò)流問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】—種具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及便攜式移動(dòng)電源，特別涉及一種具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源。該移動(dòng)電源可通過(guò)太陽(yáng)能電池板為其補(bǔ)充電能，通過(guò)內(nèi)置的聚合物鋰電池保存由太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換的這些能量。該移動(dòng)電源還提供標(biāo)準(zhǔn)的USB接口，提供5V/1A的對(duì)外輸出能力。能隨時(shí)隨地的通過(guò)USB接口為其它便攜式數(shù)碼產(chǎn)充電。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的不斷提高，便攜式的數(shù)碼產(chǎn)品在種類和數(shù)量上都越來(lái)越多，如手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、醫(yī)療保健設(shè)備等。這些設(shè)備都要用到電池，但這些設(shè)備的內(nèi)置電池總會(huì)因?yàn)槿萘刻《荒軡M足長(zhǎng)時(shí)間的使用。當(dāng)出差或旅游時(shí)又是這些設(shè)備經(jīng)常在關(guān)鍵時(shí)刻電池沒(méi)有電了，特別是在手機(jī)正在打電話時(shí)和數(shù)碼相機(jī)正在拍照時(shí)。而也不可能把每種設(shè)備都配一個(gè)備用電池，成本高而且也不方便?；诖?，移動(dòng)電源應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]市面上現(xiàn)有的移動(dòng)電源產(chǎn)品容量可以做的比較高，單機(jī)容量可達(dá)2500mAh到12000mAh，一般采用聚合物鋰離子電芯，普通移動(dòng)電源的容量和體積成正比。容量再大的移動(dòng)電源，如果不及時(shí)補(bǔ)充電能，由鋰電池保存的電能也會(huì)用完。如果利用太陽(yáng)能為移動(dòng)電源續(xù)航，就可避免由于內(nèi)部鋰離子電池沒(méi)電而造成移動(dòng)電源無(wú)法使用的問(wèn)題。如果利用太陽(yáng)能電池板來(lái)收集太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，直接把電能輸入到移動(dòng)電源的充電端，會(huì)由于移動(dòng)電源充電端的輸入阻抗和太陽(yáng)能電池板的輸出阻抗不匹配造成太陽(yáng)能的利用率很低。太陽(yáng)能電池板的輸出阻抗又隨著光照的強(qiáng)度和輸出電壓的變化而變化。
[0004]所以如果研制太陽(yáng)能移動(dòng)電源就必須采用一種新型方法提高太陽(yáng)能電池板的利用效率，這就是MPPT最大功率跟蹤技術(shù)。普通移動(dòng)電源都會(huì)有自放電現(xiàn)象，不給其他數(shù)碼產(chǎn)品充電，自身的電量也會(huì)隨著時(shí)間而減小，這是由于DC-DC升壓IC的靜態(tài)工作電流引起的，所以為了提高移動(dòng)電源的空載保持能力就必須采用高性能的升壓電源管理技術(shù)。
[0005]除了應(yīng)具備高性能的升壓電源管理技術(shù)，移動(dòng)電源的安全性也是研制太陽(yáng)能移動(dòng)電源應(yīng)該受到重視的問(wèn)題。移動(dòng)電源在內(nèi)部一定要具備:過(guò)充、過(guò)放、短路、過(guò)流等保護(hù)措施。
[0006]目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類技術(shù)應(yīng)用，也未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道，如何解決這個(gè)問(wèn)題就成為了本領(lǐng)域的技術(shù)人員所要研究和解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源的技術(shù)方案，通過(guò)最大功率跟蹤技術(shù)的原理和最大功率跟蹤的電路結(jié)構(gòu)，采用一種新型方法匹配太陽(yáng)能電池板和移動(dòng)電源充電端的阻抗，以提高太陽(yáng)能電池板給太陽(yáng)能移動(dòng)電源的充電效率，提高太陽(yáng)能移動(dòng)電源的便攜性和實(shí)用性。
[0008]本實(shí)用新型是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源，其特征在于，整機(jī)電路包括MPPT充電管理電路、鋰電池保護(hù)電路、升壓電路、過(guò)流保護(hù)電路和電量顯示電路；MPPT充電管理電路分別與太陽(yáng)能電池板、鋰電池保護(hù)電路連接，鋰電池保護(hù)電路還分別與鋰電池、升壓電路連接；升壓電路輸出端與過(guò)流保護(hù)電路連接，過(guò)流保護(hù)電路連接USB接口 ；
[0009]所述MPPT充電管理電路由鋰電池充電管理芯片CN3065及其外圍電路組成；
[0010]所述鋰電池保護(hù)電路由單節(jié)鋰電保護(hù)IC芯片S8261及其外圍電路組成；
[0011]所述升壓電路由具有PWM/PFM切換功能的升壓型DC/DC控制器ME2109組成；
[0012]所述過(guò)流保護(hù)電路由負(fù)載開(kāi)關(guān)MXT1610及其外圍電路組成。
[0013]整機(jī)電路安裝在殼體內(nèi)，殼體包括上蓋和下蓋，在上蓋與下蓋形成的空腔內(nèi)收納有聚合物鋰電池和主控PCB電路板，上蓋邊緣設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的USB接口，對(duì)外輸出提供5V/1A電源，上蓋還設(shè)有電量顯示按鍵孔位、四個(gè)電量指示LED燈和充電指示燈的孔位，下蓋有固定螺絲位，用以固定上蓋和下蓋。
[0014]本實(shí)用新型有益效果:通過(guò)設(shè)計(jì)新型殼體外形結(jié)構(gòu)，提高太陽(yáng)能移動(dòng)電源的便攜性和實(shí)用性；整機(jī)電路利用最大功率跟蹤技術(shù)，提高了太陽(yáng)能電池板給太陽(yáng)能移動(dòng)電源的充電效率；采用了由PWM/PFM切換控制電路構(gòu)成的CMOS升壓DC/DC控制器解決了升壓IC靜態(tài)工作電流大的問(wèn)題，可以防止因IC的工作電流引起移動(dòng)電源電量自損失現(xiàn)象；同時(shí)添加了保護(hù)電路解決了太陽(yáng)能移動(dòng)電源的過(guò)充、過(guò)放、短路、過(guò)流問(wèn)題。
[0015]本實(shí)用新型對(duì)太陽(yáng)能移動(dòng)電源的設(shè)計(jì)具有很好的參考意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1、本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2、MPPT充電管理電路圖；
[0018]圖3、鋰電池保護(hù)電路圖；
[0019]圖4、升壓電路圖；
[0020]圖5、過(guò)流保護(hù)電路圖；
[0021 ] 圖6、電量顯示電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了更清楚的理解本實(shí)用新型，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用新型:
[0023]實(shí)施例:如圖1至圖6所示，具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源，整機(jī)電路包括MPPT充電管理電路、鋰電池保護(hù)電路、升壓電路、過(guò)流保護(hù)電路和電量顯示電路；
[0024]MPPT充電管理電路分別與太陽(yáng)能電池板、鋰電池保護(hù)電路連接，鋰電池保護(hù)電路還分別與鋰電池、升壓電路連接；升壓電路輸出端與過(guò)流保護(hù)電路連接，過(guò)流保護(hù)電路連接USB接口 ；鋰電池連接電量顯示電路；
[0025]所述MPPT充電管理電路由鋰電池充電管理芯片CN3065及其外圍電路組成；
[0026]所述鋰電池保護(hù)電路由單節(jié)鋰電保護(hù)IC芯片S8261及其外圍電路組成；
[0027]所述升壓電路由具有PWM/PFM切換功能的升壓型DC/DC控制器ME2109組成；
[0028]所述過(guò)流保護(hù)電路由負(fù)載開(kāi)關(guān)MXT1610及其外圍電路組成；
[0029]如圖2所示，鋰電池充電管理芯片CN3065是MPPT充電管理電路的核心，它采用線性電源的工作模式，內(nèi)部包括功率晶體管。內(nèi)部的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，能夠根據(jù)輸入太陽(yáng)能電池板的電流輸出能力自動(dòng)調(diào)整輸入端阻抗，從而自動(dòng)調(diào)整充電電流，可最大限度地利用輸入太陽(yáng)能電池板的電流輸出能力，提高充電效率。
[0030]鋰電池充電管理芯片CN3065的第4管腳經(jīng)過(guò)端口 Jl接太陽(yáng)能電池板，端口 J2接鋰電池保護(hù)電路的輸出端，通過(guò)端口 J2對(duì)鋰電池進(jìn)行充電，充電截止電壓為4.2V ;電阻R4是恒流充電電流的設(shè)置電阻，其計(jì)算公式為Ich = 1800V/R4 ;鋰電池充電管理芯片CN3065的第6管腳和第7管腳分別接充電完成指示燈和正在充電指示燈，其中充電完成指示燈是紅色LED，正在充電指示燈是綠色LED，這兩個(gè)LED是封裝在一起的，共用陽(yáng)極，在殼體上蓋為這兩個(gè)共陽(yáng)極LED預(yù)留有一個(gè)孔位。
[0031]如圖3所示，鋰電池保護(hù)電路采用了單節(jié)鋰電保護(hù)IC芯片S8261，單節(jié)鋰電保護(hù)IC芯片S8261的第5管腳、第6管腳經(jīng)端口 J3接鋰電池，端口 J4是鋰電池的保護(hù)輸出，通過(guò)端口 J4可以對(duì)鋰電池進(jìn)行充電，同時(shí)鋰電池也是通過(guò)端口 J4對(duì)外放電。芯片S8261內(nèi)部集成電壓比較器，當(dāng)電池電壓低于最低電壓時(shí)，通過(guò)芯片S8261的第I管腳控制MOS管Q3ME9926的柵極，從而使MOS管關(guān)斷，隔離了電池與鋰電池保護(hù)電路輸出的地。杜絕了因鋰電池深度放電而導(dǎo)致的永久損壞現(xiàn)象，提高了移動(dòng)電源的壽命。
[0032]如圖4所示，升壓電路設(shè)計(jì)采用了由PWM/PFM切換控制電路構(gòu)成的CMOS升壓DC/DC控制器ME2109，在負(fù)載較輕時(shí)，將工作狀態(tài)切換為占空比為15%的PFM控制電路，可以防止因DC-DC升壓IC的工作電流引起的移動(dòng)電源電量自損失現(xiàn)象。升壓型DC/DC控制器ME2109的第2管腳、第3管腳經(jīng)端口 J4接鋰電池保護(hù)輸出端，端口 J6是升壓電路的輸出，電阻R9、RlO用來(lái)調(diào)整電路的輸出電壓，輸出電壓是5V，電容C5、C6和C7用來(lái)消除開(kāi)關(guān)電源的輸出紋波電壓和尖峰噪聲，使輸出穩(wěn)定。
[0033]如圖5所示，過(guò)流保護(hù)電路中，負(fù)載開(kāi)關(guān)MXT1610第4管腳、第5管腳短接后連接端口 J7，經(jīng)端口 J7連接升壓電路的輸出端，負(fù)載開(kāi)關(guān)芯片MXT1610第I管腳、第3管腳連接端口 J8，端口 J8為USB接口，對(duì)外提供5V/1A的帶載能力，使用負(fù)載開(kāi)關(guān)芯片MXT1610接在本實(shí)用新型的輸出端，其中電阻RU是過(guò)流保護(hù)允許的最大電流的設(shè)置電阻，當(dāng)發(fā)生輸出過(guò)流、短路現(xiàn)象時(shí)，負(fù)載開(kāi)關(guān)芯片MXT1610內(nèi)部的MOS管能自動(dòng)關(guān)閉，從而斷開(kāi)了升壓電路輸出端和本實(shí)用新型的USB輸出端所連接的負(fù)載，起到了過(guò)流和短路保護(hù)作用。
[0034]根據(jù)上述說(shuō)明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的方案。
【權(quán)利要求】
1.一種具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源，其特征在于，整機(jī)電路包括MPPT充電管理電路、鋰電池保護(hù)電路、升壓電路、過(guò)流保護(hù)電路和電量顯示電路； MPPT充電管理電路分別與太陽(yáng)能電池板、鋰電池保護(hù)電路連接，鋰電池保護(hù)電路還分別與鋰電池、升壓電路連接；升壓電路輸出端與過(guò)流保護(hù)電路連接，過(guò)流保護(hù)電路連接USB接口 ； 所述MPPT充電管理電路由鋰電池充電管理芯片CN3065及其外圍電路組成； 所述鋰電池保護(hù)電路由單節(jié)鋰電保護(hù)IC芯片S8261及其外圍電路組成； 所述升壓電路由具有PWM/PFM切換功能的升壓型DC/DC控制器ME2109組成； 所述過(guò)流保護(hù)電路由負(fù)載開(kāi)關(guān)MXT1610及其外圍電路組成； 整機(jī)電路安裝在殼體內(nèi)，殼體包括上蓋和下蓋，在上蓋與下蓋形成的空腔內(nèi)收納有聚合物鋰電池和主控PCB電路板，上蓋邊緣設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的USB接口，對(duì)外輸出提供5V/1A電源，上蓋還設(shè)有電量顯示按鍵孔位、四個(gè)電量指示LED燈和充電指示燈的孔位，下蓋有固定螺絲位，用以固定上蓋和下蓋。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源，其特征在于，鋰電池充電管理芯片CN3065的第4管腳經(jīng)過(guò)端口 Jl接太陽(yáng)能電池板，端口 J2接鋰電池保護(hù)電路的輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源，其特征在于，單節(jié)鋰電保護(hù)IC芯片S8261的第5管腳、第6管腳經(jīng)端口 J3接鋰電池，端口 J4是鋰電池的保護(hù)輸出，通過(guò)端口 J4可以對(duì)鋰電池進(jìn)行充電，同時(shí)鋰電池也是通過(guò)端口 J4對(duì)外放電。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源，其特征在于，所述升壓電路中，升壓型DC/DC控制器ME2109的第2管腳、第3管腳經(jīng)端口 J4接鋰電池保護(hù)輸出端，端口 J6是升壓電路的輸出，電阻R9、R10用來(lái)調(diào)整電路的輸出電壓，輸出電壓是5V，電容C5、C6和C7用來(lái)消除開(kāi)關(guān)電源的輸出紋波電壓和尖峰噪聲。
5.如權(quán)利要求1所述的一種具有MPPT功能的便攜式太陽(yáng)能移動(dòng)電源，其特征在于，過(guò)流保護(hù)電路中，負(fù)載開(kāi)關(guān)MXT1610第4管腳、第5管腳短接后連接端口 J7，經(jīng)端口 J7連接升壓電路的輸出端，負(fù)載開(kāi)關(guān)芯片MXT1610第I管腳、第3管腳連接端口 J8，端口 J8為USB接口。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203674746SQ201320786359
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】王金林, 張文博, 楊嘯宇, 姜海, 周陸, 王莉, 谷云龍, 石慧 申請(qǐng)人:天津中環(huán)創(chuàng)新科技有限公司