CN109038803A - 多供电方式的电源组件及便携式制氧机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及保健医疗机械设备领域，公开了一种多供电方式的电源组件及便携式制氧机，包括：升降压模块，升降压模块的输入端口对接外部电源，用于将外部电源的电压稳定输出为设定电压值；电池模块；供电选择模块，所述供电选择模块与所述电池模块电连接，用于检测所述升降压模块输出的电压信号，并当检测到升降压模块的输出电压信号时，截断电池模块的输出电压，输出升降压模块的电压进行供电，当供电选择模块未检测到升降压模块的输出电压信号时，输出电池模块的电压进行供电。本发明的多供电方式的电源组件及便携式制氧机，具有宽输入电压范围，适应各种常规电源，适用性广，且体积小、重量轻、便于携带。

Description

多供电方式的电源组件及便携式制氧机

技术领域

本发明涉及保健医疗机械设备领域，特别是涉及一种多供电方式的电源组件及便携式制氧机。

背景技术

随着PSA制氧技术的成熟和家用制氧机的普及，现在很多需氧用户开始使用制氧机进行补氧，并且有越来越多的用户开始选择携带便携式制氧机进行出行补氧，扩大了日常的活动范围，也增强了吸氧的舒适便携性。

但是，目前市场上的便携式制氧机产品一般设置为只能使用厂家配套提供的电源，使用机器时需联合单一电源适配器使用，电源适应性差，使用范围较单一，而且部分所谓便携式制氧机不含电池，供电设置为交流AC 220V或AC110V，车载时需配备电源逆变器，不能直接使用，而部分使用直流电源的制氧机需使用直流电源适配器进行车载。通常制氧机设计成与普通小汽车(该类汽车电源的输出电压为11V-14V)的输出电源对接，像大货车、客车等22V-28V电源输出的车辆，则需使用额外的电源适配器或电源逆变器来适应不同的车载电压，然而电源适配器和电源逆变器价格昂贵，且重量大、占用车内空间，使用起来繁琐，以上这些均给用户使用制氧机吸氧造成了不便，没有给用户带来真正便携的感受。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明为了解决上述不足，提供了一种具有宽输入电压范围、适用性广以及体积小、重量轻、便于携带的多供电方式的电源组件及便携式制氧机。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多供电方式的电源组件，包括：

升降压模块，所述升降压模块的输入端口对接外部电源，用于将所述外部电源的电压稳定输出为设定电压值；

电池模块；

供电选择模块，所述供电选择模块与所述电池模块电连接，用于检测所述升降压模块输出的电压信号，并当检测到所述升降压模块的输出电压信号时，截断所述电池模块的输出电压，输出所述升降压模块的电压进行供电，当所述供电选择模块未检测到所述升降压模块的输出电压信号时，输出所述电池模块的电压进行供电。

进一步地，所述供电选择模块为正极与所述电池模块连接的二极管；或

所述供电选择模块包括：电压检测模块和MOS管；

所述电压检测模块检测所述升降压模块输出的电压信号，并输出开关脉冲信号至MOS管的栅极以控制MOS管的漏极及源极的通断状态。

进一步地，所述电源组件还包括：

充电模块，所述充电模块的输入端口与所述升降压模块的输出端口电连接，所述充电模块的输出端口与所述电池模块电连接，用于供所述电池模块充电。

进一步地，所述电源组件还包括：

第一降压模块，所述第一降压模块的输入端口分别与所述升降压模块和所述供电选择模块的输出端口电连接，且所述第一降压模块的输出电压值为11-14V。

进一步地，所述电源组件还包括：

第二降压模块，所述第二降压模块的输入端口与所述第一降压模块的输出端口电连接，且所述第二降压模块的输出电压值为5V或3.3V或3V。

进一步地，所述外部电源为直流电源、车载电源或太阳能电源或通过连接电源适配器使用的交流电源。

本发明还提供了一种便携式制氧机，包括用于制取并输出氧气的制氧供氧单元，还包括上述所述的多供电方式的电源组件，用于给所述制氧供氧单元供电。

进一步地，还包括：控制检测***；

所述电源组件还包括：

充电模块，所述充电模块的输入端口与所述升降压模块的输出端口电连接，所述充电模块的输出端口与所述电池模块电连接，用于供所述电池模块充电；

所述控制检测***包括：

检测单元，与所述升降压模块的输出端口电连接，用于监测所述升降压模块输出的电压；

控制单元，分别与所述检测单元、所述充电模块和制氧供氧单元电连接，用于接收所述检测单元监测到的电压信号、并根据监测到的所述电压信号控制所述充电模块和所述制氧供氧单元，当监测到电压信号不稳定时，控制所述充电模块停止充电，当监测到电压信号低于所述升降压模块的设定电压值时，则控制所述制氧供氧单元降档工作或停止工作。

进一步地，所述控制检测***还包括：

报警单元，与所述控制单元电连接，当所述电压信号低于正常值，接收所述控制单元发送的报警指令信号进行报警提示。

进一步地，还包括：

空气压缩机，用于向所述制氧供氧单元中输送压缩空气；

所述空气压缩机和所述控制检测***分别通过所述电源组件供电。

(三)有益效果

本发明提供的一种多供电方式的电源组件，采用了升降压模块作为最前级来拓宽电源的输入范围，具有交流和直流的两种宽电压使用范围，使输入由单点电压变为可以在从几伏到几十伏电压范围内进行任意选择和匹配，适应各种常规电源，避免了在车载等复杂供电情况下电压波动给设备带来的的冲击，增加了产品的安全性，而丰富的供电选择也让用户使用机器更方便灵活、避免了用户准备多种适配器电源的麻烦，使用网电供电时只需一种与产品需求相适应的适配器即可，使用其它直流电源只需供电导线，方便且节省用户购买附件的成本；同时，该电源组件内置电池模块，可提高设备的使用便捷性，且通过供电选择模块能够智能选取外部电源供电或者电池供电，当有外部供电时，电池模块停止供电，以保留电池电量供设备移动时使用，减少电池寿命损耗。

本发明提供的一种便携式制氧机，包括上述所述的多供电方式的电源组件，具有宽输入电压范围，可以覆盖整个安全特低电压范围(DC36V以下)甚至包含高达40V以上的电压段，增强机器的抗干扰能力和使用的适应性，能够适应多种供电方式，节省用户购买附件的成本，且当没有外部电源供电时，还可通过电池供电，使用方便安全、性能优良，体积小重量轻，方便携带。

附图说明

图1是本发明多供电方式的电源组件一实施例的结构示意图；

图2是本发明的便携式制氧机一实施例的结构示意图；

图3给出了本发明一实施例二极管搭建的供电选择电路；

图4给出了本发明一实施例MOS管搭建的供电选择电路。

其中：

100：电源组件； 200：制氧供氧单元； 300：空气压缩机；

400：控制检测***； 101：升降压模块； 102：电池模块；

103：供电选择模块； 104：充电模块； 105：第一降压模块；

106：第二降压模块； 401：检测单元； 402：控制单元；

403：报警单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

常用的电源适配器有DC 5V、7.5V、9V、12V、15V、19V、24V、30V、36V、48V等规格，在不充电的情况下，便携式制氧机最大功率一般不超过60W，在低档工作时功耗在20W左右，那么市面上大部分的电源适配器都可以为机器提供电源。而家用轿车上输出电压为11-14V的水平，部分大型车辆输出电压为22-28V，电动车电池现在也多为22-28V或33-42V，电压变化范围较大。考虑到与市面电源适配器的兼容性和实现车载的功能，本发明实施例提供了一种多供电方式的电源组件，该电源组件可以应用于需供电使用的机械设备和电子设备产品中。

图1示出了本发明实施例的一种多供电方式的电源组件的结构示意图，如图1所示，该电源组件100包括：升降压模块101、电池模块102和供电选择模块103；升降压模块101，所述升降压模块101的输入端口对接外部电源，用于将所述外部电源的电压稳定输出为设定电压值；供电选择模块103，所述供电选择模块与所述电池模块电连接，用于检测所述升降压模块输出的电压信号，并当检测到所述升降压模块101的输出电压信号时，截断所述电池模块102的输出电压，输出所述升降压模块101的电压进行供电，当所述供电选择模块103未检测到所述升降压模块101的输出电压信号时，输出所述电池模块102的电压进行供电。

其中，升降压模块101的输入端口对接外部电源，上述外部电源可以为直流电源、车载电源或太阳能电源等，也可以是通过连接电源适配器使用的交流电源，该电源适配器是与机械设备或电子设备产品匹配的配件，供连接交流电源时使用。

升降压模块101能够控制输出电压，使外部电源输入在一段范围内的电压输出为稳定的设定电压值，比如车载电源输入范围为11-14V，升降压模块101可以将车载电源输入电压稳定输出在设定电压值VDCset＝24V。该设定电压值VDCset可根据不同设备的使用电压不同而进行合理设定。

同时，升降压模块101允许输入电压可以在较大范围内波动，能够覆盖整个安全特低电压范围(DC36V以下)甚至包含高达40V以上的电压段，从几伏特到几十伏特的电源输入时都具有稳定的输出，具有较宽的输入电压范围，拓宽了电源的选择，增强了设备的抗干扰能力和使用的适应性。例如，升降压芯片LM5175输入电压范围是3.5-42V，最大工作电压可到60V，输出电压范围是0.8-55V，利用该芯片进行合理的电路设计，可以配套大部分直流电源使用，也可方便的进行各种车载供电。在使用设备时不存在因为车载电压波动影响机器正常工作的情况，避免了过压或欠压状态对机器性能的影响和损坏。宽泛的电源输入范围也省去了车载时使用的各种适配器，只使用线缆连接器进行连接即可供电，节省了用户使用成本，也为用户提供了更方便的使用条件。

需要说明的是，在电源组件100输入前端加入升降压模块101，也还可以使用降压模块使用升压模块或者使用升压模块再使用降压模块近似模拟，但是该模块串联的设计与直接采用升降压模块101相比，电路较复杂、转换效率低，且增加成本。另外，在升降压模块101的前端还可加入TVS管、保险和大功率防反二极管等进行电路防护。

电池模块102可为设备提供电池供电，当没有外部电源时，可通过电池供电，增加设备的使用便捷性，而当使用外部电源供电时，则通过供电选择模块103选择外部电源输入电压供电。

供电选择模块103可对升降压模块101输出的VDCset电压和电池模块102输出的电池电压进行供电电路的判断，选择其中的一路为后级供电的来源。

当供电选择模块103检测到升降压模块101的输出电压信号时，截断电池模块102的输出电压，从而选择升降压模块101的电压进行供电，也即当有外部电源供电时不选择电池供电，以保留电池电量供设备移动时使用，减少电池寿命损耗。当供电选择模块103未检测到升降压模块101的输出电压信号时，输出电池模块102的电压，由电池进行供电。

例如，供电选择模块103可采用二极管搭建电路，图3给出了本发明一实施例二极管搭建的供电选择电路，如图3所示，二极管的正极与电池模块102连接，正向导通，当存在外部电源输入的电压时，升降压模块101输出的电压流向二极管的负极端，电池模块102输出的电压流向二极管的正极端，由于升降压模块101输出的电压VDCset电压>电池模块102输出的电压，二极管不导通，即当存在VDCset电压时，由于二极管反向截止，电池模块102输出电压不能通过二极管输出，以保留电池电量，同时VDCset电压也不会对电池模块102造成伤害，此时由升降压模块101的输出电压进行供电；当VDCset电压不存在时，电池电压通过二极管正向导通输出电压进行供电。为保护升降压模块101，还可在升降压模块101的输出端口再连接一个同向导通的二极管。

供电选择模块103还可采用MOS管并配合电压检测模块来控制供电电路的选择，图4给出了本发明一实施例MOS管搭建的供电选择电路，如图4所示，电压检测模块检测升降压模块101输出的电压信号，并输出开关脉冲信号至MOS管的栅极以控制MOS管的漏极及源极的通断状态。当电压检测模块检测到升降压模块101输出的VDCset电压信号时，控制MOS管关断电池模块102的电压输出，当未检测到升降压模块101输出的VDCset电压信号时，控制MOS管连通电池模块102的电压输出。

本发明实施例提供的一种多供电方式的电源组件，采用了升降压模块101作为最前级来拓宽电源的输入范围，具有交流(各种规格的交流适配器)和直流(各种不同的直流电源)的两种宽电压使用范围，使输入由单点电压变为可以在从几伏到几十伏电压范围内进行任意选择和匹配，适应各种常规电源，避免了在车载等复杂供电情况下电压波动给设备带来的的冲击，增加了产品的安全性，而丰富的供电选择也让用户使用机器更方便灵活、避免了用户准备多种适配器电源的麻烦，使用网电供电时只需一种与产品需求相适应的适配器即可，使用其它直流电源只需供电导线，方便且节省用户购买附件的成本；同时，该电源组件100内置电池模块102，可提高设备的使用便捷性，并且可通过供电选择模块103能够智能选取外部电源供电或者电池供电，当有外部电源供电时，电池模块102停止供电，以保留电池电量供设备移动时使用，减少电池寿命损耗。

考虑到当有外部电源供电时，可通过外部电源为电池模块102进行充电，基于上述实施例，作为一种优选实施例，如图1所示，电源组件100还包括：充电模块104，所述充电模块104的输入端口与所述升降压模块101的输出端口电连接，所述充电模块104的输出端口与所述电池模块102电连接，用于供所述电池模块102充电。

具体地，充电模块104可设计成对外预留电源输入输出接口和控制通信接口。电池模块102安装于设备内部的电池仓内，通过电源接口与设备电路良好连接，并将控制通信接口连接至设备的控制模块。在电池盖与电池仓之间设置密封圈，用于防水。

升降压模块101将外部供给的电压转换成可以为电池模块102充电的电压，通过充电模块104为电池模块102充电。例如，升降压模块101输出的VDCset电压(例如VDCset＝24V)可直接通过充电芯片为4串(满电16.8V)或5串(满电21V)锂电池充电。升降压模块101的输出电压恰好是电池模块102的充电电压，利用了升降压模块101输出电压可调的特性，省去了为电池模块102单独设计充电电源的麻烦，简化了整体电路，降低了成本，同时，用户在给电池模块102充电时，不用购买单独的充电器，只需使用特定直流电源(例如19V或24V电源适配器)即可完成充电备电工作。该电源组件100自带充电功能的电池，省去了用户充电时使用充电器的繁琐，应用更便捷。另外，还可在充电模块104和升降压模块101之间加入TVS管、保险和大功率防反二极管等进行电路防护。

基于上述实施例，作为一种优选实施例，如图1所示，电源组件100还包括：第一降压模块105，所述第一降压模块105的输入端口分别与所述升降压模块101和所述供电选择模块103的输出端口电连接，且所述第一降压模块105的输出电压值设定为11-14V(该范围内任意值均可)，优选12V。升降压模块101输出的VDCset电压或电池模块102输出的电池电压通过第一降压模块105降至DC 12V，可以为压缩机、风扇、电磁阀等供电。

基于上述实施例，作为一种优选实施例，如图1所示，所述电源组件100还包括：第二降压模块106，所述第二降压模块106的输入端口与所述第一降压模块105的输出端口电连接，且所述第二降压模块106的输出电压值为2.5-5V，优选为5V或3.3V或3V。第一降压模块105输出的电压(例如12V)再通过第二降压模块106转换为5V或3.3V或3V，可以为控制***、检测***以及用户交互第三方***供电。

图2示出了本发明实施例的一种便携式制氧机的结构示意图，如图2所示，该便携式制氧机包括：用于制取输出氧气的制氧供氧单元200，还包括上述实施例所述的多供电方式的电源组件100，该电源组件100用于给所述制氧供氧单元200供电。

其中，电源组件100安装在制氧供氧单元200内部，其电压输出接口与制氧供氧单元200的内部电路连接，制氧供氧单元200通过电源组件100与外部供电电源连接供电，从而制取氧气。

考虑到便携式制氧机的使用可靠性，基于上述实施例，作为一种优选实施例，如图2所示，该便携式制氧机还包括：控制检测***400，所述控制检测***400包括：

检测单元401，与所述升降压模块101的输出端口电连接，用于监测所述升降压模块101输出的电压；

控制单元402，分别与所述检测单元401、所述充电模块104和制氧供氧单元200电连接，用于接收所述检测单元401监测到的电压信号，当监测到的电压信号不稳定时，控制所述充电模块104停止充电，当监测到的电压信号低于设定电压值，则控制所述制氧供氧单元200降档工作或停止工作。

具体地，控制检测***400还包括：报警单元403，与所述控制单元402电连接，当所述电压信号低于正常值，接收所述控制单元402发送的报警指令信号以报警提示。

控制检测***400可与第二降压模块106连接供电，通过检测单元401监测升降压模块101输出的电压。当监测到电压输出不稳定时(即在设定电压值VDCset的上下波动)，说明负载过大，则控制单元402控制充电模块104停止对电池模块102充电；当监测到电压输出低于设定电压值VDCset-ΔV时，则控制单元402控制制氧供氧单元200降低工作档位或停机，并进行报警提示。

传统便携式制氧机一般通过空气压缩机向制氧单元提供压缩空气，进一步地，该便携式制氧机还包括：空气压缩机300，用于向所述制氧供氧单元200中输送压缩空气。在使用时，空气压缩机300和控制检测***400均可以通过电源组件100进行供电，其中，空气压缩机300的供电端口与第一降压模块105的输出端口对接，控制检测***400的供电端口与第二降压模块105的输出端口对接。

需要说明的是，制氧供氧单元200可设置多个工作档位，不同档位对应的供氧量和电源功率不相同，当用户不需要大流量的供氧时，可切换到低档位，使设备更节能，增加电池续航时间，降低噪声，且具有更宽泛的直流电源供电选择。

此外，因便携式制氧机体积和重量的限制，所采用的器件均为微小型，制氧能力有限，可采用自适应的脉冲供氧方式，在人呼气时不供氧，吸气时供氧，以节省氧气原材料，提高氧气利用率。

本发明实施例提供的一种便携式制氧机，包括上述所述的多供电方式的电源组件，具有宽输入电压范围，可以覆盖整个安全特低电压范围(DC36V以下)甚至包含高达40V以上的电压段，增强了机器的抗干扰能力和使用的适应性，能够适应多种供电方式，节省用户购买附件的成本，且当没有外部电源供电时，还可通过电池供电，使用方便安全、性能优良，体积小重量轻，方便携带。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多供电方式的电源组件，其特征在于，包括：

升降压模块，所述升降压模块的输入端口对接外部电源，用于将所述外部电源的电压稳定输出为设定电压值；

电池模块；

供电选择模块，所述供电选择模块与所述电池模块电连接，用于检测所述升降压模块输出的电压信号，并当检测到所述升降压模块的输出电压信号时，截断所述电池模块的输出电压，输出所述升降压模块的电压进行供电，当所述供电选择模块未检测到所述升降压模块的输出电压信号时，输出所述电池模块的电压进行供电。

2.根据权利要求1所述的多供电方式的电源组件，其特征在于，

所述供电选择模块为正极与所述电池模块连接的二极管；或

所述供电选择模块包括：电压检测模块和MOS管；

所述电压检测模块检测所述升降压模块输出的电压信号，并输出开关脉冲信号至MOS管的栅极以控制MOS管的漏极及源极的通断状态。

3.根据权利要求1所述的多供电方式的电源组件，其特征在于，所述电源组件还包括：

充电模块，所述充电模块的输入端口与所述升降压模块的输出端口电连接，所述充电模块的输出端口与所述电池模块电连接，用于供所述电池模块充电。

4.根据权利要求1-3任一项所述的多供电方式的电源组件，其特征在于，所述电源组件还包括：

第一降压模块，所述第一降压模块的输入端口分别与所述升降压模块和所述供电选择模块的输出端口电连接，且所述第一降压模块的输出电压值为11-14V。

5.根据权利要求4所述的多供电方式的电源组件，其特征在于，所述电源组件还包括：

第二降压模块，所述第二降压模块的输入端口与所述第一降压模块的输出端口电连接，且所述第二降压模块的输出电压值为5V或3.3V或3V。

6.根据权利要求1所述的多供电方式的电源组件，其特征在于，所述外部电源为直流电源、车载电源、太阳能电源或通过连接电源适配器使用的交流电源。

7.一种便携式制氧机，包括用于制取并输出氧气的制氧供氧单元，其特征在于，还包括权利要求1-6所述的多供电方式的电源组件，用于给所述制氧供氧单元供电。

8.根据权利要求7所述的便携式制氧机，其特征在于，还包括：控制检测***，用于监测所述制氧供氧单元的工作情况；

所述电源组件还包括：

充电模块，所述充电模块的输入端口与所述升降压模块的输出端口电连接，所述充电模块的输出端口与所述电池模块电连接，用于供所述电池模块充电；

所述控制检测***包括：

检测单元，与所述升降压模块的输出端口电连接，用于监测所述升降压模块输出的电压；

控制单元，分别与所述检测单元、所述充电模块和制氧供氧单元电连接，用于接收所述检测单元监测到的电压信号、并根据监测到的所述电压信号控制所述充电模块和所述制氧供氧单元，当监测到电压信号不稳定时，控制所述充电模块停止充电，当监测到电压信号低于所述升降压模块的设定电压值时，则控制所述制氧供氧单元降档工作或停止工作。

9.根据权利要求8所述的便携式制氧机，其特征在于，所述控制检测***还包括：

报警单元，与所述控制单元电连接，当所述电压信号低于正常值，接收所述控制单元发送的报警指令信号进行报警提示。

10.根据权利要求8或9所述的便携式制氧机，其特征在于，还包括：

空气压缩机，用于向所述制氧供氧单元中输送压缩空气；

所述空气压缩机和所述控制检测***分别通过所述电源组件供电。