CN202353283U - 太阳能万能组合式充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能万能组合式充电器，包括市电、外接电池、太阳能电池板，所述太阳能万能组合式充电器还包括降压稳压电路、USB输出电路、充电电池，所述降压稳压电路的输入端与所述市电、外接电池、太阳能电池板的输出端分别电性连接，USB输出电路及充电电池分别与降压稳压电路的输出端电性连接，所述市电与降压稳压电路之间还电性连接一开关电源电路，所述降压稳压电路的输出端与充电电池之间还电性连接一充电管理电路。采用本实用新型的充电器，可以为手机、MP3、MP4、数码相机、数码摄像机、微型游戏机等用电设备充电；充电电源采用市电、太阳能电池板、外接电池，可以满足各种场合下用电设备充电的需要。

Description

太阳能万能组合式充电器

技术领域

本实用新型涉及一种充电电路，具体涉及一种太阳能万能组合式充电器。

背景技术

随着地球环境的恶化，能源越来越匮乏，加上核能可能给人们带来的威胁不可估量，人们迫切需要开发和利用新的可再生能源。现在比较关注的新能源有风能和太阳能等，太阳能属于可再生能源，对环境无任何污染，安全，清洁，环保。切合“环保低碳”主题，顺应国家“十二五”新能源规划，太阳能万能组合式充电器在这情形下应运而生。

此外，由于手机、MP3、MP4、数码相机、数码摄像机、微型游戏机等移动数码设备的普遍使用，人们对它们的依赖也越来越高，而人们在户外作业，外出旅游、出差时，常会出现电量耗尽，一时又找不到电源或没有相匹配充电器的尴尬场面，这也会影响到人们的正常工作和生活。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在于提供一种采用包括太阳能电池在内的多种充电电源的集合来为各种用电器充电的太阳能万能组合式充电器。 

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

太阳能万能组合式充电器，包括市电、外接电池、太阳能电池板，所述太阳能万能组合式充电器还包括降压稳压电路、USB输出电路、充电电池，所述降压稳压电路的输入端与所述市电、外接电池、太阳能电池板的输出端分别电性连接，USB输出电路及充电电池分别与降压稳压电路的输出端电性连接，所述市电与降压稳压电路之间还电性连接一开关电源电路，所述降压稳压电路的输出端与充电电池之间还电性连接一充电管理电路。

所述开关电源电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、稳压管ZD1、三极管Q1、三极管Q2、变压器T，市电的第二输出端经二极管D1、电阻R3连接至三极管Q2的集电极，电阻R2和电容C2并联后一端接于二极管D1和电阻R3之间，另一端经二极管D2接至三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极与三极管Q2的集电极连接，二极管D3接于三极管Q1发射极与三极管Q2的基极之间，电阻R4接于三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极之间，电容C3的一端接至三极管Q2的发射极，电容C3的另一端接于二极管D4和稳压管ZD1之间，二极管D4的另一端接于变压器T的采样绕组的同名端，稳压管ZD1的另一端接于三极管Q1的基极，电阻R5和电容C4串联后一端接于变压器T的采样绕组的同名端，另一端接于三极管Q1的基极，三极管Q2的发射极经电阻R1接至市电的第一输出端，变压器T的初级绕组的同名端接于电阻R2和电阻R3之间，变压器T的初级绕组的另一端接至三极管Q1的集电极，变压器T的采样绕组的同名端接于二极管D4和电阻R5之间，变压器T的采样绕组的另一端接于三极管Q2的发射极和电阻R1之间，变压器T的次级绕组的同名端经二极管D5与降压稳压电路的输入端相连变压器T的次级绕组的另一端接地。

充电管理电路包括芯片U1、电阻R6、电阻R7、滑动变阻器R8、电阻R9、电容C5、电容C6、充电指示灯LED1、三极管Q3，电阻R6和电阻R7串联后再与电容C5并联，并联后一端与降压稳压电路的输出端电性连接，另一端接地；芯片U1的第一管脚接于滑动变阻器R8和三极管Q3的发射极之间，芯片U1的第二管脚接至三极管Q3的集电极，芯片U1的第三管脚接于滑动变阻器R8和电阻R6之间，芯片U1的第四管脚接于电阻R6和电阻R7之间，芯片U1的第五管脚经电阻R9、充电指示灯LED1后接地，芯片U1的第六管脚接地，芯片U1的第七管脚接至三极管Q1的基极，芯片U1的第八管脚接于滑动变阻器R8和电阻R6之间，电容C6的一端接于三极管Q3的集电极，另一端接地，三极管Q3的集电极与充电电池的正极电性连接。

在上述方案中，所述芯片U1为BQ2057C型电源管理芯片，所述充电电池为锂离子电池。

所述USB输出电路包括USB接口、电阻R10、通电指示灯LED2，所述USB接口的第一插针与降压稳压电路的输出端电性连接，降压稳压电路的输出端通过电阻R10、通电指示灯LED2后接地，USB接口的第四插针接地。

本实用新型所阐述的太阳能万能组合式充电器，与现有技术相比，其有益效果在于：

1、采用本实用新型的充电器，可以为手机、MP3、MP4、数码相机、数码摄像机、微型游戏机等用电设备充电；

2、充电电源采用市电、太阳能电池板、外接电池，可以满足各种场合下用电设备充电的需要；

3、采用太阳能可再生能源，对环境无任何污染，安全，清洁，环保。 

附图说明

附图1为本实用新型太阳能万能组合式充电器的结构框图;

附图2为图1中开关电源电路的电路原理图;

附图3为图1中充电管理电路的电路原理图;

附图4为图1中USB输出电路的电路原理图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型的太阳能万能组合式充电器做进一步描述，以便于更清楚的理解本实用新型所要求保护的技术思想。

如图1~4所示，太阳能万能组合式充电器，包括市电1、外接电池3、太阳能电池板2，降压稳压电路4、USB输出电路5、充电电池6，降压稳压电路4的输入端与市电1、外接电池3、太阳能电池板2的输出端分别电性连接，USB输出电路及充电电池分别与降压稳压电路的输出端电性连接，市电1与降压稳压电路4之间还电性连接一开关电源电路8，降压稳压电路4的输出端与充电电池6之间还电性连接一充电管理电路7。在常规形式下，可以采用市电1作为电源为用电设备充电，如果太阳能电池板2工作时，可以切断市电1与外接电池3，采用可再生资源实现充电，而在前二者都无法满足条件时，可采用外接电池3供电，充电器的输出端包括有USB接口、充电电池接口、以及常用的直冲接口等，可满足任意用电设备的充电需要。

开关电源电路8包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、稳压管ZD1、三极管Q1、三极管Q2、变压器T，市电的第二输出端经二极管D1、电阻R3连接至三极管Q2的集电极，电阻R2和电容C2并联后一端接于二极管D1和电阻R3之间，另一端经二极管D2接至三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极与三极管Q2的集电极连接，二极管D3接于三极管Q1发射极与三极管Q2的基极之间，电阻R4接于三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极之间，电容C3的一端接至三极管Q2的发射极，电容C3的另一端接于二极管D4和稳压管ZD1之间，二极管D4的另一端接于变压器T的采样绕组的同名端，稳压管ZD1的另一端接于三极管Q1的基极，电阻R5和电容C4串联后一端接于变压器T的采样绕组的同名端，另一端接于三极管Q1的基极，三极管Q2的发射极经电阻R1接至市电的第一输出端，变压器T的初级绕组的同名端接于电阻R2和电阻R3之间，变压器T的初级绕组的另一端接至三极管Q1的集电极，变压器T的采样绕组的同名端接于二极管D4和电阻R5之间，变压器T的采样绕组的另一端接于三极管Q2的发射极和电阻R1之间，变压器T的次级绕组的同名端经二极管D5与降压稳压电路的输入端相连变压器T的次级绕组的另一端接地。

市电1的输出端包括第一输出端和第二输出端，其第二输出端经过一个二极管D1进行半波整流，其第一输出端经过电阻R1后，由电容C1滤波。电阻R1其保护作用，如果出现故障等导致过流，那么电阻R1将被烧断，从而避免引起更大的故障。二极管D2、电阻R2和电容C2，构成一个高压吸收电路，当三极管Q1关断时，负责吸收变压器线圈上的感应电压，从而防止高压加到三极管Q1上而导致击穿。三极管Q1为MJE13003型开关管，其耐压400V，集电14W，用来控制初级绕组与市电1之间的通或断。当初级绕组不停的通断时，就会在变压器T中形成变化的磁场，从而三极管Q1发射极处的电阻R4为电流取样电阻，电流经取样后变成电压，该电压经二极管D3后，加至三极管Q2的基极上。当取样电压大约大于1.4V，即开关管电流大于0.14A时，三极管Q2导通，从而将三极管Q1的基极电压拉低，从而三极管Q1的集电极电流减小，这样就限制了开关的电流，防止电流过大而烧毁(这是一个恒流结构，将开关管的最大电流限制在140mA左右)。

变压器T的取样绕组的感应电压（同名端）经二极管D4整流，电容C3滤波后形成取样电压。取三极管Q2的发射极一端为地。那么这取样电压就是负的(-4V左右)，并且输出电压越高时，采样电压越小。取样电压经过稳压管ZD1后，加至三极管Q1的基极。当输出电压越高时，那么取样电压就越小，当小到一定程度后稳压管ZD1被击穿，从而将三极管Q1的基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器T中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。下方的电阻R5跟串联的电容C4，是正反馈支路，从取样绕组中取出感应电压，加到三极管Q1的基极上，以维持振荡。变压器T的次级绕组，经二极管D5整流，可以在经过一滤波电容后便可输出6V的电压，该电压再经过降压稳压电路4后得到5V的电压。

因为频率高的原因，变压器T使用高频开关变压器，铁心为高频铁氧体磁芯，具有高的电阻率，以减小涡流。采用开关电源电路8的优点在于它高效率、低噪音、稳定可靠、成本低、体积小、重量轻、外围电路设计简单。

USB输出电路5包括USB接口、电阻R10、通电指示灯LED2，USB接口的第一插针与降压稳压电路4的输出端电性连接，降压稳压电路4的输出端通过电阻R10、通电指示灯LED2后接地，USB接口的第四插针接地。

由于太阳能电池板2的输出电压及功率随光照强度波动较大，因此首先将太阳能电池板的输出波动电压经电压变换电路后，转变成充电管理电路7所需要的稳定电压。因为负载的电流较大，且考虑到减小电能的损失，在此降压稳压电路4采用了以LM2596T为主控制芯片的DC-DC转换电路。通过降压稳压电路4后，太阳能电池板输出160~320mA/5V，市电和外接电池输出500mA/5V。

充电管理电路7包括芯片U1、电阻R6、电阻R7、滑动变阻器R8、电阻R9、电容C5、电容C6、充电指示灯LED1、三极管Q3，电阻R6和电阻R7串联后再与电容C5并联，并联后一端与降压稳压电路的输出端电性连接，另一端接地；芯片U1的第一管脚接于滑动变阻器R8和三极管Q3的发射极之间，芯片U1的第二管脚接至三极管Q3的集电极，芯片U1的第三管脚接于滑动变阻器R8和电阻R6之间，芯片U1的第四管脚接于电阻R6和电阻R7之间，芯片U1的第五管脚经电阻R9、充电指示灯LED1后接地，芯片U1的第六管脚接地，芯片U1的第七管脚接至三极管Q1的基极，芯片U1的第八管脚接于滑动变阻器R8和电阻R6之间，电容C6的一端接于三极管Q3的集电极，另一端接地，三极管Q3的集电极与充电电池的正极电性连接。

充电电池6在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时，会造成充电电池的损坏或降低使用寿命，充电电池6的充电共分三个阶段：预充状态、恒流充电和恒压充电阶段。当充电电池电压小于最小电压时，用较小电流进行预充电；当电池电压大于最小电压而小于基准电压，用较大电流进行恒流快速充电；当充电电池6电压上升至基准电压，进行恒压充电，在充电电流减小至预设电流时，充电完成。

以800mAh 容量的充电电池为例，其终止充电电压为4.2V。用1/10C（约80 mA）的电池进行恒流预充，当充电电池端电压达到低压门限V（min）后，以800 mA（充电率为1C）恒流充电，开始时充电电池电压以较大的斜率升压，电池电压接近4.2 V 时，改成4.2V恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为1/10C（约80mA）时，认为接近充满，可以终止充电。充电管理电路6采用BQ2057C作为控制芯片，符合充电电池的最佳充电方式。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.太阳能万能组合式充电器，包括市电、外接电池、太阳能电池板，其特征在于，所述太阳能万能组合式充电器还包括降压稳压电路、USB输出电路、充电电池，所述降压稳压电路的输入端与所述市电、外接电池、太阳能电池板的输出端分别电性连接， USB输出电路及充电电池分别与降压稳压电路的输出端电性连接，所述市电与降压稳压电路之间还电性连接一开关电源电路，所述降压稳压电路的输出端与充电电池之间还电性连接一充电管理电路。

2.如权利要求1所述的太阳能万能组合式充电器，其特征在于，所述开关电源电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、稳压管ZD1、三极管Q1、三极管Q2、变压器T，市电的第二输出端经二极管D1、电阻R3连接至三极管Q2的集电极，电阻R2和电容C2并联后一端接于二极管D1和电阻R3之间，另一端经二极管D2接至三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极与三极管Q2的集电极连接，二极管D3接于三极管Q1发射极与三极管Q2的基极之间，电阻R4接于三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极之间，电容C3的一端接至三极管Q2的发射极，电容C3的另一端接于二极管D4和稳压管ZD1之间，二极管D4的另一端接于变压器T的采样绕组的同名端，稳压管ZD1的另一端接于三极管Q1的基极，电阻R5和电容C4串联后一端接于变压器T的采样绕组的同名端，另一端接于三极管Q1的基极，三极管Q2的发射极经电阻R1接至市电的第一输出端，变压器T的初级绕组的同名端接于电阻R2和电阻R3之间，变压器T的初级绕组的另一端接至三极管Q1的集电极，变压器T的采样绕组的同名端接于二极管D4和电阻R5之间，变压器T的采样绕组的另一端接于三极管Q2的发射极和电阻R1之间，变压器T的次级绕组的同名端经二极管D5与降压稳压电路的输入端相连变压器T的次级绕组的另一端接地。

3.如权利要求1或2所述的太阳能万能组合式充电器，其特征在于，充电管理电路包括芯片U1、电阻R6、电阻R7、滑动变阻器R8、电阻R9、电容C5、电容C6、充电指示灯LED1、三极管Q3，电阻R6和电阻R7串联后再与电容C5并联，并联后一端与降压稳压电路的输出端电性连接，另一端接地；芯片U1的第一管脚接于滑动变阻器R8和三极管Q3的发射极之间，芯片U1的第二管脚接至三极管Q3的集电极，芯片U1的第三管脚接于滑动变阻器R8和电阻R6之间，芯片U1的第四管脚接于电阻R6和电阻R7之间，芯片U1的第五管脚经电阻R9、充电指示灯LED1后接地，芯片U1的第六管脚接地，芯片U1的第七管脚接至三极管Q1的基极，芯片U1的第八管脚接于滑动变阻器R8和电阻R6之间，电容C6的一端接于三极管Q3的集电极，另一端接地，三极管Q3的集电极与充电电池的正极电性连接。

4.如权利要求3所述的太阳能万能组合式充电器，其特征在于，所述芯片U1为BQ2057C型电源管理芯片。

5.如权利要求1或2所述的太阳能万能组合式充电器，其特征在于，所述USB输出电路包括USB接口、电阻R10、通电指示灯LED2，所述USB接口的第一插针与降压稳压电路的输出端电性连接，降压稳压电路的输出端通过电阻R10、通电指示灯LED2后接地，USB接口的第四插针接地。

6.如权利要求1所述的太阳能万能组合式充电器，其特征在在于，所述充电电池为锂离子电池。

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