CN202149374U

CN202149374U - 便携式多功能电源与照明器

Info

Publication number: CN202149374U
Application number: CN201120207027U
Authority: CN
Inventors: 陈姚佳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2021-06-17

Abstract

便携式多功能电源与照明器，涉及一种电源。提供一种小型、方便、兼具照明与充电功能，主要适用于不易提供市电的野外活动和应急救灾的便携式多功能电源与照明器。设有直流电产生模块、稳压蓄能模块、升压转换模块、接口模块和LED灯，所述直流电产生模块设有手摇发电模块、太阳能发电模块、半导体温差发电模块和市电USB口充电器；所述稳压蓄能模块设有稳压电路和锂电池；所述升压转换模块设有升压电路和电压分档电路；所述手摇发电模块设有直流发电机、齿轮变速箱和摇把；所述半导体温差发电模块设有保温杯、半导体温差片、散热器和锁扣。

Description

便携式多功能电源与照明器

技术领域

本实用新型涉及一种电源，尤其是涉及一种带照明功能的便携式多功能电源与照明器。

背景技术

太阳能光伏发电和半导体温差发电技术已取得了较大发展，并已商业化。各种小型电子产品如MP3、MP4、手机、数码相机、笔记本电脑等与人们日常的工作、学习、生活密切相关。然而，在野外活动和救灾应急使用时，这些电子产品常常面临着电能无法及时补给的问题，为此需要一种能在这种情况下提供应急充电和照明的装置。

随着太阳能光伏发电和半导体温差发电技术的发展，太阳能电池板在较强光照的地域能产生电能，温差发电所需的冷热端条件在日常生活中容易实现。此外，采用切割磁力线的手摇发电的条件不仅简单，而且还不受时间和地域限制。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种小型、方便、兼具照明与充电功能，主要适用于不易提供市电的野外活动和应急救灾的便携式多功能电源与照明器。

本实用新型设有直流电产生模块、稳压蓄能模块、升压转换模块、接口模块和LED灯，所述直流电产生模块设有手摇发电模块、太阳能发电模块、半导体温差发电模块和市电USB口充电器；所述稳压蓄能模块设有稳压电路和锂电池；所述升压转换模块设有升压电路和电压分档电路；手摇发电模块、太阳能发电模块、半导体温差发电模块和市电USB口充电器的输出端分别接稳压蓄能模块的稳压电路输入端，稳压电路的输出端分别接锂电池和升压转换模块的升压电路输入端，升压电路输出端接电压分档电路输入端，电压分档电路的输出端接接口模块；锂电池接LED灯；所述手摇发电模块设有直流发电机、齿轮变速箱和摇把，所述齿轮变速箱与直流发电机连接，摇把设在齿轮变速箱上；所述半导体温差发电模块设有保温杯、半导体温差片和散热器，半导体温差片的热端面紧贴在保温杯底部，半导体温差片的冷端面紧贴在散热器背面。

所述半导体温差片的热端面与保温杯底部接触部分可填充导热硅胶，所述半导体温差片的冷端面与散热器接触部分可填充导热硅胶，保温杯与散热器可用锁扣锁紧，以保证半导体温差片的热端面与保温杯底部、冷端面与散热器之间良好的接触。使用时，只需以保温杯里所盛热水作为热源，同时将散热器置于冷水中即可形成温差，产生电能。

由于本实用新型设有便携式多功能电源和LED照明灯，而便携式多功能电源具有太阳能光伏发电、半导体温差发电、手摇发电和市电供电4种模式，其中太阳能光伏发电利用光电转换器件将光能转化为电能，半导体温差发电模块利用热源和冷源之间的温差发电，手摇发电是采用手摇线圈切割磁力线实现机械能转化为电能，市电供电是利用公共电网实现变压和整流，因此本实用新型的优点和特色在于将发电、蓄电、充电、照明等功能整合于一体，实现了太阳能、手摇、半导体温差、市电等发电模式的优势互补，可为MP3、MP4、手机、数码相机、笔记本电脑等小电器充电，并提供LED照明。本发明顺应节能环保及灾难应急的需求，集成4种电源特点，实现随时随地、不间断供电；同时具有体积小、容量大、功率比高、低维护成本、寿命长、维护率低、使用方便和便于携带等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构组成框图。

图2为本实用新型实施例的手摇发电组件结构组成示意图。

图3为本实用新型实施例的温差发电组件结构组成示意图。

图4为图3的仰视结构组成示意图。

图5为本实用新型实施例的稳压电路原理图。

图6为本实用新型实施例的输出为5.5V的升压电路原理图。

图7为本实用新型实施例的升压电压分档电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作详细的介绍。

参见图1～4，本实用新型实施例设有直流电产生模块1、稳压蓄能模块2、升压转换模块3、接口模块4和LED灯5，所述直流电产生模块1设有手摇发电模块11、太阳能发电模块12、半导体温差发电模块13和市电USB口充电器14；所述稳压蓄能模块2设有稳压电路21和锂电池22；所述升压转换模块3设有升压电路31和电压分档电路32；手摇发电模块11、太阳能发电模块12、半导体温差发电模块13和市电USB口充电器14的输出端分别接稳压蓄能模块2的稳压电路21输入端，稳压电路21的输出端分别接锂电池22和升压转换模块3的升压电路31输入端，升压电路31输出端接电压分档电路32输入端，电压分档电路32的输出端接接口模块4；锂电池22接LED灯5。所述手摇发电模块11设有直流发电机111、齿轮变速箱112和可折叠摇把113，所述齿轮变速箱112与直流发电机111连接，可折叠摇把113设在齿轮变速箱112上。手摇发电模块的工作流程是：通过可折叠摇把将人体输出的机械能经齿轮变速箱的加速，为直流发电机提供足够的转速，产生电能。可折叠摇把的设计考虑了整体装置的简洁美观、便于携带。接口模块4可设有USB接口和DC接口。

所述半导体温差发电模块13设有不锈钢保温杯131、半导体温差片132、铝制冷端散热器133和锁扣134，半导体温差片132的热端面紧贴在保温杯131底部，半导体温差片132的冷端面紧贴在散热器133背面，并在半导体温差片132的热端面与保温杯底部接触部分填充导热硅胶，在半导体温差片132的冷端面与散热器接触部分填充导热硅胶，保温杯与散热器用锁扣锁紧，以保证半导体温差片的热端面与保温杯底部、冷端面与散热器之间良好的接触。使用时，只需以保温杯里所盛热水作为热源，同时将散热器置于冷水中即可形成温差，产生电能。

图5是稳压电路图及其与***模块连接示意图。该稳压电路采用稳压管和NPN型三极管形成稳压输出和反充保护。当稳压电路的输入端电压大于一定值时，三极管导通，输出电压为U_out＝U_ref-U_BE(其中U_ref为稳压管的稳压值)，具体稳压管的稳压值可根据实际需要选用。装置中可采用3.8V的锂电池，充电限压为4.3V，一般硅三极管U_BE＝0.5～0.7V因而稳压管ZD1采用5.1V的稳压管。为了让手摇发电能单独以USB口形式输出5.5V电压，则稳压管ZD2选择6.2V的稳压管。此外，在输入端并接电解电容C1和C2是为了减缓输入电压不稳定及波动问题。

为了保证直流电产生各功能模块之间互不影响，并防止内置锂电池对这些模块形成反充，在太阳能光伏发电、温差发电、市电充电器输入端串接肖特基二极管(肖特基二极管比普通二极管压降小)进行隔离连接，可采用IN5819型。为了方便左手和右手使用者的不同习惯，直流发电机经全式整流桥D4进行电压极性锁定及与电路的隔离连接，直流发电机M正向或反向旋转的情况下，都能实现对电路供电。开关S1是用于实现手摇发电在对锂电池充电和直接对外输出选择的切换。

由于目前许多小电器都采用5.5V供电，因此在升压转换模块主要分为5.5V升压电路和其它升压电压分档电路两部分进行阐述：

由于USB口5.5V充电电压使用率较高，考虑接入负载后可能产生电压下降的问题，因此在升压模块中单独使用BAU72型三端升压集成电路，形成5.5V电路。其最低输入电压是0.9V，固定输出电压为5.5V±2％。转化效率最高为85％。在本实用新型中，电路输入电压直接来自内置锂电池E，输出部分连接至输出端口部分。

BAU72型是电压型PFM控制模式的DC/DC转换集成电路。其内部包括输出电压反馈和修正网络、启动电路、振荡电路、参考电压电路、脉波频率调变(PFM)控制电路、过流保护以及功率管。PFM控制电路是核心，根据输入电压信号、负载信号和电流信号来控制功率管的开关状态，从而实现控制电路恒压输出。在PFM控制***中，振荡电路提供基准振荡频率和固定脉宽，参考电压电路提供参考电压，根据输入和输出电压的比例以及负载情况，通过脉冲来调节在单位时间内功率管的导通时间，以实现输出电压的稳定。同时内部采用修正技术，保证输出电压精度达到±2％。高增益的误差放大器保证了在不同输入电压和不同负载电流情况下稳定的输出电压。如图6所示，该电路结构简单，输出稳定的特点。***只需要1个功率电感L1、1个肖特基二极管D5(本装置中采用肖特基二极管IN5819)、1个升压电容C4即可构成升压电路。此外，C3电容为该电路的输入滤波电容，起稳定输入的作用。

图7是高于5.5V的升压电压分档电路。该电路主要采用了MC34063ADC变换芯片，其输入电压范围是3～40V，输出电压稳定为V_out＝V_ref·(1+R_b/R_a)(V_ref＝1.25V)。在本装置中用S2选择开关分档选择不同的Rb(Rb1，Rb2，Rb3，Rb4……)，通过调节Rb的阻值大小来选择6V、9V、12V、18V四档输出，以达到输出不同档电压的目的。

以下是该升压电压分档电路详细说明：

MC34063A是DC/DC变换控制芯片，是专为降压、升压和倒相应用所设计的。其升压形式的直流开关稳压电源电路图如图7所示。它的内部有带温度补偿的基准电压源(V_ref＝1.25V)、带激励电流限制的占空比可控振荡器(上限频率100kHz)、RS触发器、比较器、晶体管驱动电路和和大电流输出开关管，峰值电流可以达到1.5A的晶体管。具有短路保护，低静态电流、软启动、欠压锁定、过流限制及热关断等功能。如图6所示的直流开关稳压电源只需要外接9个元器件就可以组成一个输出V_out＝V_ref·(1+R_b/R_a)(V_ref＝1.25V)的直流升压电源。Ci为直流输入的滤波电容，Rsc是峰值电流采样电阻，R是内置驱动管偏置电阻，L2是功率电感，IN5819是肖特基二极管，Co为输出电压的滤波电容，Ct内置振荡器的定时电容，Ra和Rb是分压电阻决定输出电压。

在输出接口部分，目前大部分小型用电器的充电供电接口为USB口，如MP3、MP4、手机等。此外，还有一些用电器如数码相机、笔记本电脑等采用其它接口。为此，本实用新型采用USB和5.5mm通用DC两种输出接口，以适应不同种用电器的要求。

Claims

1.便携式多功能电源与照明器，其特征在于设有直流电产生模块、稳压蓄能模块、升压转换模块、接口模块和LED灯；所述直流电产生模块设有手摇发电模块、太阳能发电模块、半导体温差发电模块和市电USB口充电器；所述稳压蓄能模块设有稳压电路和锂电池；所述升压转换模块设有升压电路和电压分档电路；手摇发电模块、太阳能发电模块、半导体温差发电模块和市电USB口充电器的输出端分别接稳压蓄能模块的稳压电路输入端，稳压电路的输出端分别接锂电池和升压转换模块的升压电路输入端，升压电路输出端接电压分档电路输入端，电压分档电路的输出端接接口模块；锂电池接LED灯；所述手摇发电模块设有直流发电机、齿轮变速箱和摇把，所述齿轮变速箱与直流发电机连接，摇把设在齿轮变速箱上；所述半导体温差发电模块设有保温杯、半导体温差片和散热器，半导体温差片的热端面紧贴在保温杯底部，半导体温差片的冷端面紧贴在散热器背面。

2.如权利要求1所述的便携式多功能电源与照明器，其特征在于所述半导体温差片的热端面与保温杯底部接触部分填充导热硅胶，所述半导体温差片的冷端面与散热器接触部分填充导热硅胶。

3.如权利要求1所述的便携式多功能电源与照明器，其特征在于所述保温杯与散热器用锁扣锁紧。