本發(fā)明涉及移動(dòng)電源領(lǐng)域，特別是一種多功能數(shù)字可調(diào)移動(dòng)電源。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，市場(chǎng)上越來(lái)越多的產(chǎn)品都迫切需要移動(dòng)電源來(lái)延長(zhǎng)產(chǎn)品本身電池的供電時(shí)間，如野外使用的RTK接收機(jī)、全站儀、三維激光掃描儀、測(cè)量機(jī)器人、電動(dòng)無(wú)人機(jī)和筆記本等設(shè)備，在戶外作業(yè)時(shí)，都希望能及時(shí)補(bǔ)充電量，多工作幾個(gè)小時(shí)。這樣移動(dòng)電源漸漸成為人們生活或生產(chǎn)的必須品。但目前市場(chǎng)上的移動(dòng)電源功能比較單一，一般都只有充電和放電這兩個(gè)個(gè)功能，無(wú)法滿足人們生活水平的提高和設(shè)備使用復(fù)雜度的需要。如人們出去野外作業(yè)前，希望知道電瓶有沒(méi)有充滿電，或者充了多少電，從而推算機(jī)器或者設(shè)備的使用時(shí)間。有些用戶希望移動(dòng)電源的輸出電壓可調(diào)，以適用于不同的設(shè)備。還有些用戶希望可以遠(yuǎn)程控制移動(dòng)電源的開(kāi)關(guān)機(jī)或者輸出電壓，來(lái)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，或者在一些無(wú)人值守的地方，希望實(shí)時(shí)知道移動(dòng)電源的輸出電壓和剩余電量信息等。而且市場(chǎng)上的移動(dòng)電源大部分都不帶有錯(cuò)誤檢測(cè)功能，無(wú)法自動(dòng)診斷出用戶各種錯(cuò)誤的操作或者設(shè)備使用的異常，一般出問(wèn)題時(shí)都需要找專業(yè)的人員檢測(cè)后，才能確定問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種多功能數(shù)字可調(diào)移動(dòng)電源。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：多功能數(shù)字可調(diào)移動(dòng)電源包括移動(dòng)電源外殼、控制系統(tǒng)和電池電芯；控制系統(tǒng)包括DC-DC升降壓電路、5v USB輸出電路、異常診斷保護(hù)模塊、MCU控制模塊、按鍵模塊、帶庫(kù)侖計(jì)的保護(hù)板、GPRS通信模塊、OLED液晶模塊和蜂鳴器；

移動(dòng)電源外殼上設(shè)置有手柄、掛扣、輸入端口、輸出端口、OLED顯示屏槽口、sim卡插槽口、設(shè)置面板、型號(hào)標(biāo)簽淺槽和商標(biāo)標(biāo)簽淺槽；其中輸出端口分為5vUSB輸出端口和DC-DC升降壓調(diào)節(jié)輸出端口，設(shè)置面板包含電源開(kāi)關(guān)鍵及升降壓按鍵和GPRS輸入按鍵；OLED顯示屏槽口、電源開(kāi)關(guān)鍵和升降壓按鍵放在移動(dòng)電源外殼的頂面，方便用戶設(shè)置電壓和查看電源的相關(guān)信息；手柄放在移動(dòng)電源外殼的頂面，但不能擋住按鍵和液晶屏，方便用戶移動(dòng)或攜帶電源；5vUSB輸出端口和DC-DC升降壓調(diào)節(jié)輸出端口放在移動(dòng)電源外殼的同一面，充電器的輸入端口放在另一面，方便用戶區(qū)別輸入和輸出端口；

MCU控制模塊作為移動(dòng)電源的核心控制模塊，能通過(guò)按鍵模塊或者GPRS通信模塊與用戶進(jìn)行信息交互，并以中斷觸發(fā)的形式來(lái)監(jiān)聽(tīng)按鍵模塊或者GPRS通信模塊上報(bào)的信息；如用戶想通過(guò)按鍵模塊輸入12.5V，在其點(diǎn)擊按鍵模塊時(shí)，按鍵模塊會(huì)輸出低電平信號(hào)來(lái)提醒MCU控制模塊讀取按鍵值，MCU控制模塊在讀取按鍵值后，會(huì)根據(jù)用戶輸入的信息來(lái)精確調(diào)整DC-DC升降壓電路輸出12.5V，調(diào)整輸出完畢后，又去忙其他的工作，這樣能減少M(fèi)CU控制模塊對(duì)按鍵模塊一直查詢的工作量；MCU控制模塊還能檢測(cè)處理異常保護(hù)電路反饋的異常信息，并將這些信息通過(guò)蜂鳴器或者OLED來(lái)反饋給用戶，用戶能根據(jù)這些信息對(duì)電源做相應(yīng)的處理；

DC-DC升降壓電路是控制移動(dòng)電源輸出不同電壓的核心電路，電路的結(jié)構(gòu)是BUCK-BOOST結(jié)構(gòu)；該電路采用的是高性能的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓控制器，控制器的輸出電壓是根據(jù)反饋電阻和基準(zhǔn)電阻的比例來(lái)調(diào)節(jié)的；為了能遠(yuǎn)程控制移動(dòng)電源輸出不同的電壓或者響應(yīng)用戶的按鍵信息來(lái)調(diào)節(jié)不同的電壓，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓控制器的反饋電阻被設(shè)計(jì)成由數(shù)字電位器和N檔電阻調(diào)節(jié)電路組成；MCU控制模塊能控制數(shù)字電位器和N檔電阻調(diào)節(jié)電路輸出不同的電阻值，這樣就能通過(guò)程序動(dòng)態(tài)控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓控制器的輸出電壓；其中N檔電阻調(diào)節(jié)電路原理是多個(gè)電阻串聯(lián)在反饋線路上，并在每個(gè)電阻上并聯(lián)一個(gè)mos管，通過(guò)控制mos管的開(kāi)與關(guān)的來(lái)控制電阻的接入或者斷開(kāi)；

移動(dòng)電源在接入會(huì)變化的負(fù)載時(shí)，電壓的輸出可能會(huì)有波動(dòng)，特別是在負(fù)載變大，輸出電流大的時(shí)候，輸出電壓會(huì)有所降低，為了使輸出電壓和設(shè)置的電壓差在允許范圍內(nèi)波動(dòng)，需要采用電壓跟蹤法來(lái)進(jìn)行電壓的自我修正；電壓跟蹤法主要是對(duì)移動(dòng)電源輸出的電壓進(jìn)行采集，并實(shí)時(shí)反饋到MCU模塊中，MCU根據(jù)一定的彈性范圍，動(dòng)態(tài)修正數(shù)字電位器和N檔電阻調(diào)節(jié)電路的輸出組合電阻值，使得移動(dòng)電源的輸出無(wú)限接近設(shè)定的電壓值；

異常診斷保護(hù)模塊包含輸出檢測(cè)和輸入檢測(cè)，采用硬件開(kāi)關(guān)電路保護(hù)和軟件處理相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即硬件開(kāi)關(guān)電路檢測(cè)到輸入或者輸出異常時(shí)，會(huì)主動(dòng)關(guān)閉輸入或者輸出，同時(shí)將這些異常信息以中斷信號(hào)的形式發(fā)送給MCU控制模塊，讓MCU控制模塊來(lái)做進(jìn)一步的處理；MCU控制模塊在接收到這些報(bào)警信號(hào)時(shí)，會(huì)馬上用ADC轉(zhuǎn)換器檢測(cè)輸出或者輸入的電壓、電流，在MCU控制模塊診斷完這些錯(cuò)誤信息后，會(huì)用蜂鳴器和OLED提醒用戶進(jìn)行相應(yīng)的操作，如輸出短路、過(guò)流和灌流都需要用戶移除負(fù)載，并檢查負(fù)載的情況；

GPRS通信模塊和MCU控制模塊通過(guò)串口進(jìn)行通信，有以下幾個(gè)功能：短信開(kāi)機(jī)、短信關(guān)機(jī)、短信輸出電壓調(diào)節(jié)、短信查詢電量、短信低電量通知、電話低電量通知、電話查詢電量；在接收到短信時(shí)候，如果短信內(nèi)容是“開(kāi)機(jī)”、“關(guān)機(jī)”、“查詢、“設(shè)置X.X”這幾個(gè)詞，則判斷是有效的功能指令；在接收到電話呼叫且響3聲以上時(shí)，就判定是電話查詢電量，此時(shí)會(huì)掛斷電話，然后發(fā)送剩余電量信息到來(lái)電的號(hào)碼上，如果少于3聲，則認(rèn)為是騷擾電話，MCU控制模塊會(huì)判斷該指令無(wú)效。

本發(fā)明能夠進(jìn)行精確電壓設(shè)置，以適應(yīng)多種戶外設(shè)備的供電需要，采用庫(kù)侖計(jì)進(jìn)行全程監(jiān)控，使得電池容量指示精度高，并采用高亮OLED液晶顯示，讀數(shù)清晰、方便用戶使用，同時(shí)具有錯(cuò)誤檢測(cè)和GPRS遠(yuǎn)程控制功能，攜帶方便，維護(hù)容易，運(yùn)行功耗低，輸出效率高，使用壽命長(zhǎng)。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明多功能數(shù)字可調(diào)移動(dòng)電源框架示意圖。

圖2為本發(fā)明DC-DC升降壓電路的反饋網(wǎng)絡(luò)及電壓設(shè)置電路。

圖3為本發(fā)明多功能數(shù)字可調(diào)移動(dòng)電源外形殼體。

圖中標(biāo)記：1-移動(dòng)電源外殼，2-控制系統(tǒng)，3-電池電芯，4-DC-DC升降壓電路，5-5v USB輸出電路，6-異常診斷保護(hù)模塊，7-MCU控制模塊，8-按鍵模塊，9-帶庫(kù)侖計(jì)的保護(hù)板，10-GPRS通信模塊，11-OLED液晶模塊，12-蜂鳴器，13-手柄，14-掛扣，15-DC-DC升降壓調(diào)節(jié)輸出端口，16-5vUSB輸出端口，17-OLED顯示屏槽口，18-電源開(kāi)關(guān)及升降壓按鍵，19-GPRS輸入按鍵，20-電源輸入端口，21-sim卡插槽口，22-型號(hào)標(biāo)簽淺槽，23-商標(biāo)標(biāo)簽淺槽。

具體實(shí)施方案：

實(shí)施例：

如圖1所示是多功能數(shù)字可調(diào)移動(dòng)電源的框架示意圖，包括移動(dòng)電源外殼1、控制系統(tǒng)2和電池電芯3。控制系統(tǒng)2包括DC-DC升降壓電路4、5v USB輸出電路5、異常診斷保護(hù)模塊6、MCU控制模塊7、按鍵模塊8、帶庫(kù)侖計(jì)的保護(hù)板9、GPRS通信模塊10、OLED液晶模塊11和蜂鳴器12。

異常診斷保護(hù)模塊6，其保護(hù)和診斷的異常情況主要如表2所示。其中輸出端短路和輸出過(guò)流都是先用硬件電路檢測(cè)出已經(jīng)接入了負(fù)載，在確認(rèn)已經(jīng)接入負(fù)載的情況下，MCU控制模塊7通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換器檢測(cè)輸出電壓和輸出電流，當(dāng)檢測(cè)到實(shí)際輸出的電壓值很小，和設(shè)置的輸出電壓相差很大時(shí)，MCU控制模塊7會(huì)認(rèn)為是短路，當(dāng)采集到的輸出電流大于移動(dòng)電源的安全工作電流時(shí)，MCU會(huì)認(rèn)為是過(guò)流。短路或者過(guò)流發(fā)生，MCU控制模塊7都會(huì)主動(dòng)關(guān)閉移動(dòng)電源輸出，并用蜂鳴器12和OLED液晶模塊11提醒用戶要注意檢測(cè)接線狀態(tài)。輸出端防灌流也是在檢測(cè)到已經(jīng)接入負(fù)載的情況下，用比較器來(lái)判斷輸出電流的流向，如果輸出電流正常流向，比較器會(huì)打開(kāi)mos管輸出電流，如果輸出電流逆流，則比較器會(huì)關(guān)閉輸出mos管，停止輸出，同時(shí)通知MCU控制模塊7處理。電源低電量提醒是MCU控制模塊7在沒(méi)有檢測(cè)到充電器接入的情況下，采集到保護(hù)板上庫(kù)侖計(jì)的電量信息低于安全指定值時(shí)的一種電源異常，此時(shí)MCU控制模塊7會(huì)用蜂鳴器12和OLED液晶模塊11提醒用戶進(jìn)行充電。

表1為移動(dòng)電源主要的異常信息處理表，用戶可根據(jù)表2來(lái)處理各種異?；蛘咤e(cuò)誤的操作。

表1：移動(dòng)電源報(bào)警簡(jiǎn)介及其處理方法

DC-DC升降壓電路4的輸出電壓是根據(jù)反饋電阻和基準(zhǔn)電阻的比例來(lái)調(diào)節(jié)的，反饋網(wǎng)絡(luò)及電壓設(shè)置電路如圖2所示。其中升降壓電路的開(kāi)關(guān)控制器的輸出電壓由公式：決定，開(kāi)關(guān)控制器的反饋電阻R_A被設(shè)計(jì)成由數(shù)字電位器和N檔電阻調(diào)節(jié)電路組成，采用這種檔位切換方式，可以使得輸出電壓設(shè)置的量程變得更寬。圖2中的R6,R8,R59以及數(shù)字電位器阻值(RX)動(dòng)態(tài)串聯(lián)組合成R_A，RB為R3的值，由公式可以看出，只要改變的比例，就可以改變輸出的電壓值。所以圖2中的輸出電壓分為四個(gè)檔位控制：1)MCU控制M20和M5的導(dǎo)通時(shí)為第一檔，其輸出電壓是2)MCU控制M20關(guān)閉，M5導(dǎo)通時(shí)候?yàn)榈诙n位，其輸出電壓是3)MCU控制M20導(dǎo)通，M5關(guān)閉時(shí)候?yàn)榈谌龣n位，其輸出電壓是4)MCU控制M20關(guān)閉，M5關(guān)閉時(shí)為第四檔位，其輸出電壓是則第N檔檔位設(shè)置的公式是∑R為所有串聯(lián)在反饋線路上的電阻值的總和。

GPRS通信模塊10和MCU控制模塊7通過(guò)串口進(jìn)行通信。移動(dòng)電源在開(kāi)機(jī)初始化時(shí)，MCU控制模塊7會(huì)自動(dòng)檢查出有沒(méi)有插入SIM卡，如果檢查到已插入SIM卡，則開(kāi)啟GPRS遠(yuǎn)程服務(wù)功能。用戶在發(fā)送遠(yuǎn)程控制指令時(shí)，應(yīng)該根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的指令來(lái)發(fā)送信息，否則GPRS通信模塊10不會(huì)做出回應(yīng)。GPRS通信模塊10在接收到用戶發(fā)來(lái)的信息時(shí)，首先是發(fā)送中斷信號(hào)給MCU控制模塊7，讓其做好接收信息工作的準(zhǔn)備，MCU控制模塊7則根據(jù)GPRS通信模塊10上報(bào)的信息，查詢相對(duì)應(yīng)的指令表來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的控制動(dòng)作，在執(zhí)行完動(dòng)作后，用短信回復(fù)用戶執(zhí)行成功。具體短信操作如表2所示：

表2：短信控制指令

圖3所示，移動(dòng)電源外殼1上設(shè)置有手柄13、掛扣14、輸入端口20、輸出端口(15和16)、OLED顯示屏槽口17、sim卡插槽口21、設(shè)置面板(18和19)、型號(hào)標(biāo)簽淺槽22和商標(biāo)標(biāo)簽淺槽23。其中輸出端口分為5vUSB輸出端口16和DC-DC升降壓調(diào)節(jié)輸出端口15，設(shè)置面板包含電源開(kāi)關(guān)及升降壓按鍵18、GPRS輸入按鍵19。