CN102593922A - 具有电池修复功能的移动电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有电池修复功能的移动电源。该具有电池修复功能的移动电源包括蓄电池、充电控制电路、电芯保护电路、MCU控制电路和DC-DC升压电路，充电控制电路设有可与外部电源连接的输入端，充电控制电路的输出端与电芯保护电路的输入端电连接，蓄电池与电芯保护电路电连接，电芯保护电路与DC-DC升压电路电连接，MCU控制电路与DC-DC升压电路电连接，还包括激活电池内锐化物质以恢复电池容量的电池修复电路，电池修复电路分别与MCU控制电路、DC-DC升压电路电连接。本发明具有容量高、体积小、重量轻，且还可以快捷安全的充电，独具电池修复功能延长电源寿命的效果。

Description

具有电池修复功能的移动电源

技术领域

本发明涉及电子产品的供电装置，特别涉及具有电池修复功能的移动电源。

背景技术

当今社会，手机、数码相机、电子阅读器、MP3、MP4等数码产品层出不穷，而且这些电子产品也是越做越小越薄，功能变得越来越多。同时电池也随着电子产品不断变小变薄，电池容量也相应越来越小，此时使用时间就会变短，不能满足用户的需求。针对这样的情况，专门用来给手机等电子产品充电的移动电源应运而生。如以下公开的专利：

公开号为CN201781297U的中国发明专利“锂电池移动电源、电量侦测及充电器三合一构造”，公开了一种锂电池移动电源、电量侦测及充电器三合一构造，将多种功能结合到了同一产品上。

公开号为CN 101685974的中国发明专利“一种移动电源”，公开了一种移动电源，采用单MCU微控制芯片和录入相应的控制程序，可以通过外配的电源适配器利用市电充电，也可以通过更换不同的输出转换头给多种电子产品供电。

发明内容

但是，CN201781297U使用USB接口，其使用范围受到限制。CN101685974的移动电源多次使用后电池容量会减少。因此，本发明的目的是提供一种具有电池修复功能的移动电源，可以解决上述的一个或多个问题。

为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种具有电池修复功能的移动电源，包括蓄电池、充电控制电路、电芯保护电路、MCU控制电路和DC-DC升压电路，充电控制电路设有可与外部电源连接的输入端，充电控制电路的输出端与电芯保护电路的输入端电连接，蓄电池与电芯保护电路电连接，电芯保护电路与DC-DC升压电路电连接，MCU控制电路与DC-DC升压电路电连接，还包括激活电池内锐化物质以恢复电池容量的电池修复电路，电池修复电路分别与MCU控制电路、DC-DC升压电路电连接。

在一些实施方式中，电池修复电路的电流输出方式为循环脉冲方式，电池修复电路包含两个三极管，通过MCU控制电路控制三极管的关断与导通，使电流输出方式为循环脉冲方式，循环脉冲方式包括：循环输出第一时间段的第一电流、输出第二时间段的第二电流和输出第三时间段的第三电流的第一循环脉冲方式，和循环输出第二时间段的第二电流和输出第三时间段的第三电流的第二循环脉冲方式，所述第一电流大于第二电流，所述第二电流大于第三电流。由此，可以具有激活电池内锐化物质，恢复电池容量的效果。

在一些实施方式中，DC-DC升压电路为双通道DC-DC升压电路。由此，可以具有给两个设备同时充电的效果。

在一些实施方式中，还包括可自动识别不同类型电子产品的自动识别电路，自动识别电路与MCU控制电路电连接。由此，可以具有使用一个具有电池修复功能的移动电源即可给多种不同电子产品充电的效果。

在一些实施方式中，还包括用于检测蓄电池电量的电流检测电路和与MCU控制电路电连接以显示检测电量的LED灯电量显示电路。由此，可以具有实时了解电量的效果。

在一些实施方式中，还包括MCU复位电路，分别与蓄电池和MCU控制电路电连接。由此，可以具有防止MCU控制电路在发生意外故障时停止工作的现象。

在一些实施方式中，还包括LED照明电路，分别与蓄电池和MCU控制电路电连接。由此，可以具有在夜行或者夜读时当作照明使用的效果。

在一些实施方式中，还包括用于人机控制输入的多功能复合按键电路，与MCU控制电路电连接，多功能复合按键电路通过MCU控制电路可以分别与电池修复电路、电流检测电路、LED灯显示电路、MCU复位电路和LED照明电路中的任意电路电连接。由此，MCU控制电路通过分析按钮按下的时间，为低电平时的时间执行不同功能的效果。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的具有电池修复功能的移动电源***框图；

图2为本发明MCU控制电路的原理图

图3为本发明多功能复合按键电路的原理图；

图4为本发明的DC-DC升压电路、电池修复和自动识别的电路原理图；

图5为本发明自动MCU复位电路的原理图；

图6为本发明电流检测和LED灯电量显示电路的原理图；

图7为本发明LED照明电路的原理图；

图8为MCU控制电路根据多功能按键操作进行控制的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了根据本发明一实施方式的一种具有电池修复功能的移动电源。如图所示，本发明的一种实施方式的具有电池修复功能的移动电源包括：蓄电池1、充电控制电路2、MCU控制电路3、DC-DC升压电路4、电芯保护电路5和电池修复电路6。

充电控制电路2设有可与外部电源连接的输入端。充电控制电路2的输出端与电芯保护电路的输入端5电连接。蓄电池1与电芯保护电路5电连接。电芯保护电路5与DC-DC升压电路4电连接。MCU控制电路3与DC-DC升压电路4电连接。电池修复电路6分别与MCU控制电路3、DC-DC升压电路4电连接。

因目前的电子产品种类繁多，为了自动识别所连接电子产品是大电流充电设备还是小电流充电设备，还可设置一自动识别电路12。自动识别电路12与所述MCU控制电路3电连接。

为了能够及时的了解所述具有电池修复功能的移动电源内的电池电量，故还包括了用于检测所述具有电池修复功能的移动电源内蓄电池1电量的电流检测电路7和与所述MCU控制电路电连接的LED灯电量显示电路8。

此外，MCU控制电路3的核心为MCU微处理器芯片，为了防止MCU微处理器芯片在运行的过程中发生意外错误而不能复位，故还设有自动MCU复位电路9。自动MCU复位电路9分别与蓄电池1和MCU控制电路3电连接。

为了方便使用者在夜间使用所述具有电池修复功能的移动电源，故还可进一步设置LED照明电路10。LED照明电路10与蓄电池1和MCU控制电路3电连接。

进一步，为了能使上述功能可以通过人机控制输入实现，故还设有多功能复合按键电路11。

蓄电池1采用聚合物锂电芯蓄电池。聚合物锂电芯具有容量高、体积小、重量轻的优点。

图2的MCU控制电路3中的核心元件为MCU微处理器芯片U2，可以采用台湾义隆电子股份有限公司生产的EM78F655QFN芯片。

充电控制电路2由充电管理芯片1U1与其***元件构成，充电管理芯片1U1可以采用南京拓微集成电路有限公司生产的TP5000开关降压型单节锂离子电池/磷酸铁锂电池充电管理芯片。

电芯保护电路5可以采用日本精工生产的S-8261单节锂离子电池保护芯片，该芯片内置高精度电压检测电路和延迟电路，是用于锂离子/锂聚合物可充电电池的保护芯片。对单节锂离子/锂聚合物可充电电池组起到过充电、过放电和过电流和短路的保护作用。

充电控制电路2与电芯保护电路5电连接，电芯保护电路5分别再与蓄电池1和DC-DC升压电路4电连接。

如图4所示，升压管理芯片2U1与MOS管2Q1、三极管2Q2、功率电感2L1、整流肖特基二极管2D1和电容2C2、2C4、2C5等***电路构成一路DC-DC升压电路4。升压管理芯片2U1可以采用台湾禹盛半导体有限公司生产的YS4123升压管理芯片。

如图4所示，按键S1、MCU微处理器芯片U2分别与电阻2R17/3R17、放大芯片2U2/3U2、升压管理芯片2U1/3U1、二极管2D2/3D2、三极管2Q3/3Q3、三极管2Q2/3Q2、MOS管2Q1/3Q1及***电路构成自动识别电路12。

充电控制电路2将外部5V的电压转换为4.2V的电压为蓄电池1充电。为了能为充电电流值不同的负载设备进行充电，且可以同时为两个负载设备充电，故此处采用双路DC-DC升压电路。因蓄电池的输出电压的范围为3V-4.2V之间，而一般的USB设备的输入则为恒压5V，为了能达到5V的恒压输出，故使用DC-DC升压电路将3V-4.2V的输入电压升压至5V的恒压输出。MCU控制电路3分别与两路DC-DC升压电路4电连接。为了可以给不同电压值的产品直接供电或者对其充电电池进行充电，DC-DC升压电路4分别设有可以接插不同插头的USB输出转换头，根据不同的用电设备的输入端接入不同的输出转换头。MCU控制电路3控制自动识别电路12自动识别该输出转换头的电流值，自动选择输出电流。

如图6所示，电流检测电路7通过MCU控制电路3检测到的电压值来检测蓄电池1内的电量，并通过LED灯电量显示电路8显示蓄电池1的电量。电流检测电路7分别与MCU控制电路3、DC-DC升压电路4和LED灯电量显示电路8电连接。LED照明电路10分别与蓄电池1和MCU控制电路3电连接。电池修复电路6由按键S1、MCU微处理器芯片U2分别与电阻2R17/3R17、放大芯片2U2/3U2、升压管理芯片2U1/3U1、三极管2Q3/3Q3及***电路构成。图3所示的多功能复合按键电路11由按键S1通过电阻R9接入MCU微处理器芯片U2，MCU微处理器芯片U2通过分析按键S1为低电平的时间执行不同功能。图8为MCU微处理器芯片U2分析按键S1的时间不同而执行各功能的流程图。多功能复合按键电路功能如下：

如图8所示，按下按键S1(步骤S801)，此时移动电源开始判断按下时间(步骤S802)。如按键时间小于等于2秒(步骤S803)，则在20秒后就会启动电流检测电路7和LED灯电量显示电路8，进行电流检测并显示电量(步骤S804)。此时移动电源开始检测是否有负载(步骤S805)。当检测到有负载时，如按键在2秒内被连按两下(步骤S806)，移动电源进入休眠状态，从而达到低待机功耗。如未检测到负载，则按键在2秒内被按一下(步骤S807)，移动电源就会进入待机低功耗(步骤S808)。如按键时间大于2秒，则会进入另一个判断按键时间大于等于3秒小于等于7秒(步骤S809)。如按键时间大于等于3秒小于等于7秒，则会启动照明电路(步骤S810)；如大于7秒则会进一步判断按键时间是否大于10秒(步骤S811)，如按键时间大于10秒就会进入启动电池修复(步骤S802)。下面更具体地说明。

如图6和图3所示，短暂按下按键S1(如小于等于2秒)，此时电流检测电路7和LED灯电量显示电路8启动，MCU控制电路3控制电流检测电路7将所述蓄电池1内的电量通过LED电量显示电路8内的LED指示灯L1至LED指示灯L5的不同开关组合来显示输出蓄电池1的不同电量。LED指示灯L5闪亮则表示蓄电池1欠压报警，需要给蓄电池1充电。LED指示灯L5和LED指示灯L4亮则表示蓄电池1内还有40％的电量。LED指示灯L5、LED指示灯L4和LED指示灯L3亮则表示蓄电池1内还有60％的电量。LED指示灯L5、LED指示灯L4、LED指示灯L3和LED指示灯L2亮则表示蓄电池1内的电量为80％。LED指示灯L1～L5全亮则表示蓄电池1内的电量为满。

如图3和图7所示，按键S1长按时间在大于等于3秒且小于等于7秒的时间，此时LED照明电路10启动，此时阅读灯L6就会点亮。高亮度的L6采用具有照明效果的大功率LED灯，在夜行与夜读时可以起到照明的作用。

如图3、图4和图6所示，按键S1、MCU微处理器芯片U2分别与电阻2R17和电阻3R17、放大芯片2U2和3U2、升压管理芯片2U1和3U1、三极管2Q3和三极管3Q3、LED指示灯L1-L5构成电池修复电路。按键S1长按大于10秒时，MCU微处理器芯片U2就会启动电池修复电路6，进入电池修复功能。此时LED指示灯L1-L5指示灯循环闪亮。MCU微处理器芯片U2控制三极管2Q3或三极管3Q3的关断与导通，MCU微处理器芯片U2控制电流脚USB1_C/USB2_C输出低电平，并使USB1_C1/USB2_C1处于低电平状态保持一个第一时间段(例如10秒)，此时恒流控制电路三极管2Q3、三极管2Q4截止，使输出恒流为第一电流(如1.5A)。然后MCU微处理器芯片U2控制电流脚USB1_C/USB2_C输出高电平，并使USB1_C1/USB2_C1输出低电平保持第二时间段(例如2秒)。此时恒流控制电路三极管2Q3导通、三极管2Q4截止，使输出恒流为第二电流(如1A)。然后MCU微处理器芯片U2控制电流脚USB1_C/USB2_C输出高电平，并使USB1_C1/USB2_C1处于高电平状态保持第三时间段(例如2秒)。此时恒流控制电路三极管2Q3导通、三极管2Q4导通，使输出恒流为第三电流(0.4A)。这样就会形成一个输出电流为第一时间段的最大的第一电流充电，然后再第二时间段的中等的第二电流充电，最后再第三时间段的最小的第三电流充电的第一循环脉冲方式，可用于大电流充电设备。或者，输出电流为第二时间段的中等电流充电，然后再第三时间段的小电流充电的第二循环脉冲方式，可用于小电流充电设备。由此，可以激活电池内锐化物质，恢复电池容量。上述的时间段可以根据负载设备的具体情况调整，使大电流(第一电流)充电时间较长，小电流(第二、第三电流)充电时间较短即可。

如图3-4所示，当具有电池修复功能的移动电源处于开机状态时，所述具有电池修复功能的移动电源有负载，则按键S1在2秒内连按2次，此时MCU微处理器芯片U2进入待机低功耗状态，MCU微处理器芯片U2的USB1_A、USB2_A为低电压，从而三极管2Q2和三极管3Q2截止，此时MOS管2Q1和三极管3Q1也同时截止，使DC-DC升压电路4无供电而停止工作。然后MCU微处理器芯片U2就会自动进入休眠状态，从而达到低待机功耗。而当所述具有电池修复功能的移动电源无负载时，按键S1只需按1次且小于2秒，MCU微处理器芯片U2就会进入待机低功耗状态。MCU复位电路控制如下：

如图5所示，LDO低压差线性稳压器U1、电阻R14、电容C8、电容C9、电阻R13、电阻R15、MOS管Q2和电阻R15构成充电时自动MCU复位电路9。当***充电插头，充电输入电压加载到电容C8上。因电容两端电压不能突变，就会耦合至MOS管Q2，MOS管Q2导通。此时LDO低压差线性稳压器U1使能端为低电平，LDO低压差线性稳压器U1就会停止输出，MCU微处理器芯片U2因为供电中断而停止工作。电容C8经过瞬间充电充至高电平，此时MOS管Q2截止。而此时LDO低压差线性稳压器U1使能端变为高电平，LDO低压差线性稳压器U1开始工作输出2.8V电压。此时MCU微处理器芯片U2上电复位，MCU微处理器芯片U2进入正常工作。自动识别电路的识别过程如下：

如图3-4所示，当具有电池修复功能的移动电源接入负载设备后，按一下按键S1小于2秒，此时MCU微处理器芯片U2就会被唤醒。MCU微处理器芯片U2的USB1_A、USB2_A输出高电平，使三极管2Q2、三极管3Q2导通，同时也使得MOS管2Q1、MOS管3Q1导通。而此时就会因为DC-DC升压电路4有供电，而使DC-DC升压电路4正常工作。此时，经过DC-DC升压电路4升压后，具有电池修复功能的移动电源的输出端2CON1、3CON1的默认输出电流为大电流，即大于等于1.5A。

当负载为大电流充电设备(要求充电电流大于等于1.5A)时，大电流充电设备的充电工作正常。当输入小于1.0A时大电流充电设备就不能正常充电。

当负载为小电流充电设备时，会因为DC-DC升压电路输出电流大于等于1.0A，而会自动停止充电，此时输出电流为0A。这时MCU微处理器芯片U2就会通过电阻2R17或电阻3R17检测到输出电流的变化，然后通过放大芯片2U2B或3U2B放大送到MCU的USB1_B或USB1_B端口。此时MCU微处理器芯片U2的USB1_A和USB2_A端口就为低电平，并维持2秒。此时三极管2Q2和三极管3Q2就会截止，MOS管2Q1和3Q1也会同时截止。此时，DC-DC升压电路4因为无供电而停止整个移动电源的工作。小电流充电负载设备就会因为识别到具有电池修复功能的移动电源已经停止工作，而默认小电流充电负载设备已经与移动电源断开，此时小电流负载设备就会恢复到正常工作状态。

此时MCU微处理器芯片U2的USB1_C或USB2_C的输出就会是高电平，此时三极管2Q3或三极管3Q3就会导通，而放大芯片2U2A或3U2A则会进入恒流工作状态，通过二极管2D2、3D2反馈到升压管理芯片2U1或升压管理芯片3U1(如YS4123)的FB脚。此时，MCU微处理器芯片U2就会将输出电流降低一档使其符合小电流充电设备的输入，此时MCU微处理器芯片U2的USB1_A和USB2_A输出高电平，而三极管2Q2、三极管3Q2就会导通，MOS管2Q1和MOS管3Q1也会同时导通，使DC-DC升压电路4的供电正常，此时移动电源就会对小电流充电设备正常充电。这样就可以解决不同用户在使用不同负载设备时，因为负载设备不同而所需充电电流大小也不同而产生的不能使用同一移动电源的问题。

冗余重复识别功能：

如第一次检测失败，设备不充电，输出电流为0A。此时MCU微处理器芯片U2通过电阻2R17或电阻3R17会检测到输出电流变化，通过放大芯片2U2B或放大芯片3U2B放大送到MCU微处理器芯片U2的USB1_B或USB1_B端口，此时MCU微处理器芯片U2的USB1_A和USB2_A则为低电压。经过2秒后三极管2Q2和三极管3Q2截止，此时MOS管2Q1和MOS管3Q1也会截止，而DC-DC升压电路4也会因为无供电而停止工作。此时负载设备就会因为DC-DC升压电路4停止工作而与移动电源断开，并且恢复到未充电状态，然后MCU的USB1_A和USB2_A就会输出高电平。三极管2Q2和三极管3Q2也会跟着导通，MOS管2Q1和MOS管3Q1也会同时导通，使DC-DC升压电路4因为有供电而正常工作，此时就会再次进入上述自动识别程序。一般情况当负载设备充满电后，电流的大小就会变化到负载满电时的状态，此时负载设备的充电器就会关断充电电流。

为保证充满电池，MCU微处理器芯片U2的USB1_A和USB2_A为低电压经过2秒，此时三极管2Q2和三极管3Q2截止，而MOS管2Q1和MOS管3Q1也会同时截止，使DC-DC升压电路4因为无供电而停止工作。设备因为识别到充电器断开而复位，然后MCU微处理器芯片U2的USB1_A和USB2_A输出高电平，此时三极管2Q2和三极管3Q2导通，MOS管2Q1和MOS管3Q1也同时导通，使DC-DC升压电路4因为有供电而正常工作，此时就会再次进入上述自动识别程序，也使充电设备再补充一次电。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有电池修复功能的移动电源，包括蓄电池、充电控制电路、电芯保护电路、MCU控制电路和DC-DC升压电路，所述充电控制电路设有可与外部电源连接的输入端，所述充电控制电路的输出端与所述电芯保护电路的输入端电连接，所述蓄电池与所述电芯保护电路电连接，所述电芯保护电路与所述DC-DC升压电路电连接，MCU控制电路与DC-DC升压电路电连接，其特征在于，还包括电池修复电路，所述电池修复电路分别与所述MCU控制电路、DC-DC升压电路电连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有电池修复功能的移动电源，其特征在于，所述电池修复电路的电流输出方式为循环脉冲方式。

3.根据权利要求2所述的一种具有电池修复功能的移动电源，其特征在于，所述电池修复电路包含两个三极管，所述三极管由所述MCU控制电路控制关断与导通，使电流输出方式为循环脉冲方式。

4.根据权利要求3所述的一种具有电池修复功能的移动电源，其特征在于，所述循环脉冲方式包括：循环输出第一时间段的第一电流、输出第二时间段的第二电流和输出第三时间段的第三电流的第一循环脉冲方式，和循环输出第二时间段的第二电流和输出第三时间段的第三电流的第二循环脉冲方式，所述第一电流大于第二电流，所述第二电流大于第三电流。

5.根据权利要求4所述的一种具有电池修复功能的移动电源，其特征在于，所述DC-DC升压电路为双通道DC-DC升压电路。

6.根据权利要求5所述的一种具有电池修复功能的移动电源，其特征在于，还包括可自动识别不同类型产品的自动识别电路，所述自动识别电路与MCU控制电路电连接。

7.根据权利要求6所述的一种具有电池修复功能的移动电源，其特征在于，还包括用于检测蓄电池电量的电流检测电路和与所述MCU控制电路电连接以显示检测电量的LED灯电量显示电路。

8.根据权利要求7所述的一种具有电池修复功能的移动电源，其特征在于，还包括MCU复位电路，分别与蓄电池和MCU控制电路电连接。

9.根据权利要求8所述的一种具有电池修复功能的移动电源，其特征在于，还包括LED照明电路，分别与所述蓄电池和MCU控制电路电连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种具有电池修复功能的移动电源，其特征在于，还包括多功能复合按键电路，分别与所述自动识别电路和MCU控制电路电连接。

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