CN203339786U - 一种便携应急电源箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种便携应急电源箱，包括：充电电路，用于输入直流电压；升降压稳压电路，将充电电路输入的直流电压转换成便携应急电源箱内置的电池所需要的工作电压；电源管理电路，与升降压稳压电路连接，用于电池的电量计量和充放电管理；电源保护电路，与电源管理电路连接，用于对多路直流电压输出中的每一路输出实现过流保护和输出控制，以及对电池进行过放保护；直流稳压电路，与电源保护电路连接，用于提供多路直流电压输出；输出端口防护电路，与直流稳压电路和电源保护电路连接，如果出现输出短路或过流时，输出端口防护电路接收电源保护电路的控制信号，断开输出。该便携应急电源箱可在应急的情况下为多种设备提供电源保障。

Description

一种便携应急电源箱

技术领域

本实用新型涉及应急供电领域，具体地涉及一种便携应急电源箱。

背景技术

当遭遇突发事件时，灾情现场往往常规通信、电力、道路中断，导致通信器材、计算机设备等无法应用，因电力供应问题无法及时与外界取得联系，错过最佳的救援时机。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种便携应急电源箱，以便于在遭遇突发事件时为其他设备提供电源供应。

为达上述目的，本实用新型提供一种便携应急电源箱，其包括：

充电电路，用于输入直流电压；

升降压稳压电路，与所述充电电路连接，将所述充电电路输入的直流电压转换成便携应急电源箱内置的电池所需要的工作电压；

电源管理电路，与所述升降压稳压电路连接，用于所述电池的电量计量和充放电管理；

电源保护电路，与所述电源管理电路连接，用于对多路直流电压输出中的每一路输出实现过流保护和输出控制，以及对所述电池进行过放保护；

直流稳压电路，与所述电源保护电路连接，用于提供多路直流电压输出；

输出端口防护电路，与所述直流稳压电路和电源保护电路连接，如果出现输出短路或过流时，输出端口防护电路接收所述电源保护电路的控制信号，断开输出。

可选地，所述充电电路包括：手摇发电机，用于通过手摇发电的方式发电；或者，直流电源，或者交流开关电源。

可选地，所述升降压稳压电路可以包括：

输入保护电路，包括电源极性保护子电路和电源低压保护子电路；所述电源极性保护子电路用于当输入电源极性反接时，切断外部直流输入；所述电源低压保护子电路，用于当输入电压低于工作电压范围的下限时，切断外部直流输入；

电源稳压电路，用于当输入电压高于工作电压范围的上限时，产生关断控制信号，控制电压调整电路断开输入电源；当输入电压在于工作电压范围内时，产生解除关断控制信号，并发送至电压调整电路；

电压调整电路，与所述电源稳压电路和输入保护电路连接，用于根据电源稳压电路发送的关断控制信号，断开输入电源；以及根据电源稳压电路发送的解除关断控制信号，对输入的直流电压进行稳压，以输出稳定的直流电压。

可选地，所述电压调整电路可以包括：至少4个MOS管。

可选地，该电源管理电路可以包括：充放电管理电路，用于所述电池的充电和放电管理；电量计量电路，与所述的充放电管理电路连接，采样所述电池的充电电荷，以实现电池的电量计量，并将电量计量的数据存储记录以供所述充放电管理电路读取；以及电池充电电路，与所述的充放电管理电路连接，在充放电管理电路的控制下，对所述电池充电。

可选地，该电源保护电路可以包括：电源开关，用于所述便携应急电源箱的输出开关控制；过流保护电路，对每一路的直流电压输出进行采样，当采样结果超出阈值时，产生过流控制信号，控制所述输出端口防护电路关闭发生过流现象一路的直流输出；以及过放保护电路，与所述电池连接，采样所述电池的输出电压，当采样结果低于电池的最低放电电压值时，切断电池输出。

可选地，所述的多路直流电压输出包括1路16.8V/5A，1路20V/4A，1路16V/5A，1路12V/5A，2路7.3V/3A，和2路5V/1A的直流电压输出。

本实用新型的有益技术效果在于：

本实用新型的产品可在应急的情况下为海事卫星通信终端设备、笔记本电脑、无线对讲机、手机等设备提供电源保障，确保应急指挥中通信设备和计算机设备的电力供应，确保高质量完成抢险救灾任务，最大限度的降低人员伤亡和财物损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的便携应急电源箱的整体功能框图；

图2为本实用新型的便携应急电源箱的升降压稳压电路的功能框图；

图3为本实用新型的便携应急电源箱的电池充电电路的功能框图；

图4为本实用新型的便携应急电源箱的升降压稳压电路（充电输入稳压和保护电路）的电路原理图；

图5为本实用新型的便携应急电源箱的电量计量电路的电路原理图；

图6为本实用新型的便携应急电源箱的电源管理电路的电路原理图；

图7为本实用新型的便携应急电源箱的直流稳压电路和输出端口防护电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实用新型实施例提供的便携应急电源箱，根据应急通信用户使用特点，通过电源技术的集成设计，形成一套在任何时间、任何地点，都能方便地为用户提供多种电源保障的一体化产品。便携应急电源箱便携应急电源箱不仅内置了军品级锂离子电池、高效率的电压稳压单元，还集成了自发电单元，可以通过手摇发电补充电力，确保基本的电源供应，能满足抢险、救灾、野外作业通信保障。

图1为本实用新型实施例的便携应急电源箱的整体功能框图。如图1所示，该便携应急电源箱包括：

充电电路，用于输入直流电压；

升降压稳压电路，与所述充电电路连接，将所述充电电路输入的直流电压转换成便携应急电源箱内置的电池所需要的工作电压；

电源管理电路，与所述升降压稳压电路连接，用于所述电池的电量计量和充放电管理；

电源保护电路，与所述电源管理电路连接，用于对多路直流电压输出中的每一路输出实现过流保护和输出控制，以及对所述电池进行过放保护；

直流稳压电路，与所述电源保护电路连接，用于提供多路直流电压输出；

输出端口防护电路，与所述直流稳压电路和电源保护电路连接，如果出现输出短路或过流时，输出端口防护电路接收所述电源保护电路的控制信号，断开输出。

可选地，该充电电路可以是直流电源、发电机或者交流开关电源。可选地，该便携应急电源箱还可以包括：手摇发电机，与所述升降压稳压电路连接，用于通过手摇发电的方式发电。为克服户外应用中可能面临的电源短缺的问题，本实用新型实施例的便携应急电源箱集成了20瓦***摇发电机，将手摇发电作为最低条件下应急供电的手段。发电机可给设备电池和备用电池充电，也可直接为外部电子设备供电。

可选地，再参阅图1，该电源管理电路可以包括：充放电管理电路，用于所述电池的充电和放电管理；电量计量电路，与所述的充放电管理电路连接，采样所述电池的充电电荷，以实现电池的电量计量，并将电量计量的数据存储记录以供所述充放电管理电路读取；以及电池充电电路，与所述的充放电管理电路连接，在充放电管理电路的控制下，对所述电池充电。

可选地，再参阅图1，该电源保护电路可以包括：电源开关，用于所述便携应急电源箱的输出开关控制；过流保护电路，对每一路的直流电压输出进行采样，当采样结果超出阈值时，产生过流控制信号，控制所述输出端口防护电路关闭发生过流现象一路的直流输出；以及过放保护电路，与所述电池连接，采样所述电池的输出电压，当采样结果低于电池的最低放电电压值时，切断电池输出。

本实用新型实施例的便携应急电源箱在设计中充分考虑了紧急情况下误操作多发的应用条件和恶劣的使用环境要求，选用了军品级的模块和器件，通过优化设计，实现了高速的过流、短路、错误连接保护电路，能够有效防止误操作和连接错误对设备造成破坏性的影响，可用性良好。设备防护等级高，整体防护性能达到了军标要求。

输入接口防护设计了输入电压采样电路和输入控制电路。输入电压采样正常时，输入控制电路处于接通状态；当输入极性反接或电压异常的时候，输入电压采样异常，输入控制电路进入断开状态，保护后级电路。

输出端口防护设计了过流保护功能，当输出过载或短路导致输出电流超出限定的值时，输出采样信号反馈到电源保护电路，关断输出电压，停止对外部的供电。

输出接口具有单向输出的设计，能够避免输入输出错误链接引起的损坏。

本实用新型实施例的便携应急电源箱的供电单元应用基于LTC3780EG数字稳压控制芯片和IRLR7821MOS管等器件组成的稳压模块，提供1路16.8V/5A，1路20V/4A，1路16V/5A，1路12V/5A，2路7.3V/3A，2路5V/1A等8路直流电压输出。所有供电输出具有短路、过流等保护功能。

图2为本实用新型的便携应急电源箱的升降压稳压电路的功能框图。如图2所示，该升降压稳压电路包括：

输入保护电路，包括电源极性保护子电路和电源低压保护子电路；该电源极性保护子电路用于当输入电源极性反接时，切断外部直流输入；该电源低压保护子电路，用于当输入电压低于工作电压范围的下限时，切断外部直流输入；

电源稳压电路（如芯片LTC3780EG），用于当输入电压高于工作电压范围的上限时，产生关断控制信号，控制电压调整电路断开输入电源；当输入电压在于工作电压范围内时，产生解除关断控制信号，并发送至电压调整电路；

电压调整电路，与该电源稳压电路和输入保护电路连接，用于根据电源稳压电路发送的关断控制信号，断开输入电源；以及根据电源稳压电路发送的解除关断控制信号，对输入的直流电压进行稳压，以输出稳定的直流电压。

该升降压稳压电路的工作过程如下：

本电源箱便携应急电源箱支持外部直流输入电压的范围是12V～36V，当输入电压低于12V或者输入电源极性反接的时候，输入保护电路切断外部直流输入；

当输入电压高于36V的时候，输入电压信号被电源稳压电路LTC3780采样，电源稳压电路LTC3780产生关断控制信号，控制4个MOS管IRLR7821断开输入电源。当输入恢复正常时，关断4个MOS管IRLR7821的控制信号解除；

输入的直流电压进入由4个MOS管IRLR7821组成的电压调整电路；该电压调整电路在该电源稳压电路的控制下，产生频率高达400KHZ的脉冲震荡，利用储能电感和电容的作用，二次整流后形成稳定的直流输出电压。

图3为本实用新型的便携应急电源箱的锂离子电池充电电路的示意图。该电池充电电路包括：充放电控制电路和充放电调整电路。

该电池充电电路的工作过程如下：

输入直流电源经过图2所示的输入极性保护和稳压，形成直流20V的电压从充电输入进入充放电调整电路。

充电时，充放电控制电路（如LTC4006EG）检测到输入的电压达到充电的电压参数要求后，产生充电控制信号，开启充电控制，使充放电调整电路输出给电池充电，充放电控制电路采集电池的充电输入电压，当检测到恒流充电结束时，进入浮充状态。电池浮充完成后，充放电控制电路关断充放电调整电路的输出，结束充电。

电池充电时，对外部的供电由充放电控制电路控制，充电输入电压被直接输出以对外供电，此时电池不对外供电。当外部没有输入电压的时候，充放电控制电路控制充放电调整电路接通该电池到电压输出端以对外供电。

图4为本实用新型的便携应急电源箱的充电输入稳压和保护电路原理图；图5为本实用新型的便携应急电源箱的电量计量电路的电路原理图；图6为本实用新型的便携应急电源箱的电源管理电路的电路原理图；图7为本实用新型的便携应急电源箱的直流稳压电路和输出端口防护电路的原理图。请一并结合参阅图4-图7。

本实用新型实施例的便携应急电源箱综合考虑应急用户的使用条件和对电源***的基本需求，应用LTC3780、LTC4006等高效率电源升降压控制和锂离子电池充电芯片和低阻值的MOS管，设计了高效率电源升压、降压双模式DC转换模块和充电模块，支持电压条件DC12V至36V的I2C充电，充电效率高于90%。电源箱支持太阳能发电、汽车电瓶等外部直流直连的充电方式。应用了军品级11000mAh的锂离子电池，能为通信设备单元和其它电子设备提供较长时间的电源保障。

本实用新型实施例的便携应急电源箱以电源充放电管理技术、电荷电量计量技术、高效率PWM直流宽电压稳压调整技术、嵌入式数字电源技术、输入输出端口保护技术为基础，采用嵌入式编程控制与硬件处理相结合的方法，通过技术集成，使设备具备任何时间、任何地点、任何环境条件都能方便的为用户提供电源保障。

本实用新型实施例的便携应急电源箱的主要特点：

使用方便：设备体积小，重量轻，输出接口多，一套设备就能够完成为应急指挥中常用通信设备和笔记本的供电；

持续供电：内置可充电锂电池和多种充、供电设备，解除用户后顾之忧，保障设备长期野外使用；

接口标准：采用符合国际标准的通用接口，应用简单、防护等级高；

低功耗：设备注重管理单元、控制单元的低功耗设计，使得的自身待机电流低于10uA，设备工作时自身电流消耗小于10mA。

高可靠性：综合考虑用户的使用特点，在稳定性、可靠性、电磁兼容方面应用新技术、新器件做了较好的设计，应用效果良好。

轻便耐用：采用高强度密封万用箱封装，具有良好的环境适应性，适合野外携带使用。

在一个示意性的实施例中，该便携应急电源箱的技术指标包括：

交流输入：AC110～260V；

充电输入：DC12V～36V；

发电功率：20W(手摇40转/分)；

电池容量：11000mAh；

电池寿命：充放电500次以上；

充电时间：24小时；

20V输出：20V，最大电流4A，1路；

16.8V输出：16.8V，最大电流5A，1路；

16V输出：16V，最大电流5A，1路；

12V输出：12V，最大电流5A，1路；

7.3V输出：7.3V，最大电流3A，2路；

5V输出：5V，最大电流1A，共2路；

储藏温度：-35∽85℃；

工作温度：-30∽65℃；

重量：小于8Kg；

外形尺寸：400×285×165mm；

密封等级：整体IP67。

本领域技术人员还可以了解到本实用新型实施例列出的各种说明性逻辑块（illustrative logical block），单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性（interchangeability），上述的各种说明性部件（illustrative components），单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个***的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本实用新型实施例保护的范围。

本实用新型实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路（ASIC），现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种便携应急电源箱，其特征在于，包括：

充电电路，用于输入直流电压；

升降压稳压电路，与所述充电电路连接，将所述充电电路输入的直流电压转换成便携应急电源箱内置的电池所需要的工作电压；

电源管理电路，与所述升降压稳压电路连接，用于所述电池的电量计量和充放电管理；

电源保护电路，与所述电源管理电路连接，用于对多路直流电压输出中的每一路输出实现过流保护和输出控制，以及对所述电池进行过放保护；

直流稳压电路，与所述电源保护电路连接，用于提供多路直流电压输出；

输出端口防护电路，与所述直流稳压电路和所述电源保护电路连接，如果出现输出短路或过流时，输出端口防护电路接收所述电源保护电路的控制信号，断开输出。

2.根据权利要求1所述的便携应急电源箱，其特征在于，所述充电电路包括：

手摇发电机，用于通过手摇发电的方式发电；或者，直流电源，或者交流开关电源。

3.根据权利要求1所述的便携应急电源箱，其特征在于，所述升降压稳压电路包括：

输入保护电路，包括电源极性保护子电路和电源低压保护子电路；所述电源极性保护子电路用于当输入电源极性反接时，切断外部直流输入；所述电源低压保护子电路，用于当输入电压低于工作电压范围的下限时，切断外部直流输入；

电源稳压电路，用于当输入电压高于工作电压范围的上限时，产生关断控制信号，控制电压调整电路断开输入电源；当输入电压在于工作电压范围内时，产生解除关断控制信号，并发送至电压调整电路；

电压调整电路，与所述电源稳压电路和输入保护电路连接，用于根据电源稳压电路发送的关断控制信号，断开输入电源；以及根据电源稳压电路发送的解除关断控制信号，对输入的直流电压进行稳压，以输出稳定的直流电压。

4.根据权利要求3所述的便携应急电源箱，其特征在于，所述电压调整电路包括：至少4个MOS管。

5.根据权利要求1所述的便携应急电源箱，其特征在于，所述电源管理电路包括：

充放电管理电路，用于所述电池的充电和放电管理；

电量计量电路，与所述的充放电管理电路连接，采样所述电池的充电电荷，以实现电池的电量计量，并将电量计量的数据存储记录以供所述充放电管理电路读取；

电池充电电路，与所述的充放电管理电路连接，在充放电管理电路的控制下，对所述电池充电。

6.根据权利要求1所述的便携应急电源箱，其特征在于，所述电源保护电路包括：

电源开关，用于所述便携应急电源箱的输出开关控制；

过流保护电路，对每一路的直流电压输出进行采样，当采样结果超出阈值时，产生过流控制信号，控制所述输出端口防护电路关闭发生过流现象一路的直流输出；

过放保护电路，与所述电池连接，采样所述电池的输出电压，当采样结果低于电池的最低放电电压值时，切断电池输出。

7.根据权利要求1所述的便携应急电源箱，其特征在于，所述的多路直流电压输出包括1路16.8V/5A，1路20V/4A，1路16V/5A，1路12V/5A，2路7.3V/3A，和2路5V/1A的直流电压输出。

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