CN2610549Y - 一种手机充电器 - Google Patents

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本实用新型一种手机充电器，涉及交、直流两种电源向手机内锂电池充电的充电器。它利用切换控制单元检测恒流稳压变换单元的输出，在外接市电正常工作时，使放电单元不工作，从而后备电池不能向手机放电；当不接市电，恒流稳压变换单元不工作时，使放电单元工作，后备电池向手机放电。并利用第一反向隔离单元和充电单元的反向隔离二极管保证切换后将恒流稳压变换单元隔离。切换工作无需人工参与，方法和结构都简单，可靠。放电单元利用升压直流变换的方式，使得后备电池电压下降时仍可以规定的电压向手机放电。后备电池采用锂电池，体积小，容量大，便于与手机内部的电池匹配。后备电池正极与负极之间还接有锂电池保护单元，整机安全性好。

Description

一种手机充电器
所属技术领域
本实用新型涉及充电器，尤其是锂电池的充电器。
背景技术
无线移动通信手机普遍使用锂电池，为解决锂电池的充电问题，市售的每部手机都配备一个利用市电对锂电池充电的充电器。常用的充电器使用工频电源变压器将市电变为低压后经全波整流成为直流，再经过具有过压、过流等采样控制的稳压电路向手机锂电池充电。这类充电器，结构简单，成本低，但工频电源变压器体积和重量比较大，外出携带不方便。为解决使用工频电源变压器体积和重量比较大问题，国外集成电路生产厂家开发了专用的离线开关器件，如POWERintegrations公司开发的TNY264。将这种离线开关器件与高频变压器的初级串接在高压直流供电回路中，高频变压器的次级一端串接高速整流二极管形成低压直流充电输出回路；又在充电输出的两端点之间串接由一只稳压二极管和一只电阻串接而成的采样环节；一个光电耦合器，它的输入部分处于低压直流充电回路中，它的输出部分处于高压直流供电回路中；稳压二极管和电阻的接点为采样环节的输出连接光电耦合器的控制输入端，该光电耦合器的控制输出端连接离线开关器件的控制输入端；利用离线开关器件如此连接便构成了一个将高压直流变换为低压直流的恒流稳压变换单元。人们可以采用对市电进整流产生高压直流的整流单元连接上述恒流稳压变换单元组成无工频电源变压器的手机锂电池充电器。可是在没有市电的场合，这种充电器还是无法给手机锂电池充电。
发明内容
本实用新型旨在提供一种便于携带的，既能使用市电又能在没有市电的场合仍可给手机锂电池充电的手机充电器。
本实用新型的目的是通过以下方案实现的：手机充电器，它包括对市电进全波整流产生高压直流的整流单元、使用离线开关器件组构的将高压直流变换为低压直流的恒流稳压变换单元；整流单元的输出端连接恒流稳压变换单元的电源输入端；恒流稳压变换单元的输出端经第一反向隔离单元连接手机充电端；其特征是：它还包括一组由后备电池向手机充电的电路组合；该电路组合包括后备电池、由恒流稳压变换单元向后备电池充电的充电单元、由后备电池对手机充电的放电单元和控制放电单元工作的切换控制单元；充电单元和切换控制单元的输入端连接恒流稳压变换单元的输出端；充电单元的输出端连接后备电池；后备电池还连接放电单元的输入端；放电单元内包含第二反向隔离单元；切换控制单元的输出端连接放电单元的控制输入端；放电单元的输出端连接手机充电端。
所述的充电单元包括串接在恒流稳压变换单元的输出端正极与后备电池正极之间的一只限流电阻和一只反向隔离二极管。
所述的放电单元包括一只电感、一只NPN开关三极管、一只耦合电阻、一只耦合电容和一只伏-频调制升压直流变换集成块及第二反向隔离单元；所述的第二反向隔离单元为二极管；电感的一端作为放电单元的输入端连接后备电池的正极，另一端连接开关三极管的集电极和二极管的阳极；耦合电阻与耦合电容相并联，一端连接开关三极管的基极，另一端连接直流变换集成块驱动输出脚；直流变换集成块的片选脚作为放电单元的控制输入端；直流变换集成块的电压输出脚连接二极管的阴极并作为放电单元的输出端连接手机充电端正极；后备电池的负极、开关三极管的发射极、直流变换集成块接地脚和手机充电端负极接地。
所述的切换控制单元包括两只基极偏置电阻、一只偏置电阻和一只NPN三极管；两只基极偏置电阻相互串接，其一端接在恒流稳压变换单元的输出端正极，另一端接地，中间的连接点接三极管的基极；三极管的发射极接地；三极管的的集电极连接偏置电阻的一端并作为切换控制单元的输出端；偏置电阻的另一端连接手机充电端正极。
所述的后备电池为锂电池且在其正极与负极之间还接有锂电池保护单元。
所述的锂电池保护单元包括一只锂电池保护集成块、两只MOS场效应晶体管、两只限位电阻、两只限位电容和一只延时电容；第一场效应晶体管的栅极接锂电池保护集成块的放电检测输出脚Dout，漏极接后备电池负极，源极接第二场效应晶体管的漏极；第二场效应晶体管的栅极接锂电池保护集成块的充电检测输出脚Cout，源极接手机充电端负极；第一限位电阻的一端接手机充电端负极，另一端接第一限位电容和锂电池保护集成块的充电器负输入脚V-，第一限位电容的另一端接后备电池负极；第二限位电阻的一端接后备电池正极，另一端接第二限位电容和锂电池保护集成块的电源脚Vdd，第二限位电容的另一端接后备电池负极；延时电容的一端接后备电池负极，另一端接锂电池保护集成块的外接电容脚Ct；锂电池保护集成块的接地脚Vss接后备电池负极。
本实用新型手机充电器，利用切换控制单元检测恒流稳压变换单元的输出，在外接市电，它正常工作时，使放电单元不工作，从而后备电池也就不能向手机放电；当不接市电，恒流稳压变换单元不工作时，使放电单元工作，从而后备电池向手机放电。并利用第一反向隔离单元和充电单元的反向隔离二极管保证切换后将恒流稳压变换单元隔离。切换工作无需人工参与，方法和结构都简单，可靠。放电单元利用升压直流变换的方式，使得后备电池电压下降时仍可以规定的电压向手机放电，这是一般后备电池充电器所做不到的。后备电池采用锂电池，体积小，容量大，便于与手机内部的电池匹配。后备电池正极与负极之间还接有锂电池保护单元，整机安全性好。
附图说明
图1是本实用新型手机充电器一个实施例的电结构示意图。
图2是图1实施例电路原理图。
具体实施方式
本实用新型手机充电器一个实施例的电结构，请参见图1。它包括对市电进全波整流产生高压直流的整流单元1、使用离线开关器件组构的将高压直流变换为低压直流的恒流稳压变换单元2、后备电池5、由恒流稳压变换单元2向后备电池5充电的充电单元6、由后备电池5对手机4充电的放电单元7和控制放电单元7工作的切换控制单元8。整流单元1的输出端连接恒流稳压变换单元2的电源输入端；恒流稳压变换单元2的输出端经第一反向隔离单元3连接手机4充电端。充电单元6和切换控制单元8的输入端连接恒流稳压变换单元2的输出端；充电单元6的输出端连接后备电池5。后备电池5还连接放电单元7的输入端。放电单元7内包含第二反向隔离单元9。切换控制单元8的输出端连接放电单元7的控制输入端。放电单元7的输出端连接手机4充电端。
本实施例电路原理图，参见图2。
整流单元1由四只二极管D1～D4组成全桥整流器，该全桥整流器的一个交流输入端串接保护电阻R1后与市电连接，该全桥整流器的直流输出端并接滤波电容C1。
恒流稳压变换单元2利用POWER integrations公司开发的离线开关器件TNY264构成将高压直流变换为低压直流的恒流稳压变换器。离线开关器件U1与高频变压器Tr的初级串接在高压直流供电回路中，离线开关器件U1的源极脚S接地，漏极脚D接高频变压器Tr初级的一端；高频变压器Tr初级另一端接整流单元1直流输出端正极。高频变压器Tr初级两端之间并联一个由两只二极管D5、D6反向串接而成的保护环节。高频变压器Tr的次级一端接地，另一端接高速整流二极管D7的阳极，二极管D7的阴极接有滤波电容C3的正极形成低压直流充电输出回路的正极；滤波电容C3的负极接地，形成低压直流充电输出回路的负极。在充电输出的两端点之间串接由一只稳压二极管W1和一只电阻R3串接而成的采样环节；稳压二极管W1和电阻R3的接点为采样环节的输出连接光电耦合器U5的控制输入端发光二极管的阴极脚，光电耦合器U5输入端发光二极管的阳极脚串接限流电阻R2后接充电输出回路的正极。光电耦合器U5的控制输出端光敏三极管集电极脚连接离线开关器件U1的控制输入端EN/UV脚；光电耦合器U5的控制输出端光敏三极管发射极脚接地。离线开关器件U1的旁路电容连接端BP脚串接旁路电容C2后接地。低压直流充电输出回路的正极接第一反向隔离单元3即二极管D12的阳极，二极管D12的阴极连接手机4充电端的正极。手机4充电端的负极接地。
本实施例中后备电池5为锂电池，为使之安全，正常工作，故在其正极与负极之间接有锂电池保护单元10。若采用其它可充电电池，则不必安装锂电池保护单元10，而将后备电池5的负极直接接地。
锂电池保护单元10包括一只RICOH公司生产的R5421N151F锂电池保护集成块U4、两只MOS场效应晶体管T1、T2、两只限位电阻R6、R7、两只限位电容C5、C6和一只延时电容C7。第一场效应晶体管T1的栅极接锂电池保护集成块U4的放电检测输出脚Dout，漏极接后备电池5负极，源极接第二场效应晶体管T2的漏极；第二场效应晶体管2)的栅极接锂电池保护集成块U4的充电检测输出脚Cout，源极接手机4充电端负极。第一限位电阻R6的一端接手机4充电端负极，另一端接第一限位电容C5和锂电池保护集成块U4的充电器负输入脚V-，第一限位电容C5的另一端接后备电池5负极。第二限位电阻R7的一端接后备电池5正极，另一端接第二限位电容C6和锂电池保护集成块U4的电源脚Vdd，第二限位电容C6的另一端接后备电池5负极；延时电容C7的一端接后备电池5负极，另一端接锂电池保护集成块U4的外接电容脚Ct；锂电池保护集成块U4的接地脚Vss接后备电池5负极。
充电单元6由一只限流电阻R8和一只反向隔离二极管D10组成。限流电阻R8一端接在恒流稳压变换单元2低压直流充电输出回路的输出端正极，另一端接二极管D10的阳极，二极管D10的阴极连接后备电池5正极。
放电单元7包括一只电感L1、一只NPN开关三极管Q2、一只耦合电阻R12、一只耦合电容C8和一只RICOH公司生产的RN5RK552B伏-频调制升压直流变换集成块U3及一只反向隔离二极管D11。电感L1的一端作为放电单元7的输入端连接后备电池5的正极，另一端连接开关三极管Q2的集电极和二极管D11的阳极。耦合电阻R12与耦合电容C8相并联，一端连接开关三极管Q2的基极，另一端连接直流变换集成块U3驱动输出EXT脚。直流变换集成块U3的片选CE脚作为放电单元7的控制输入端。直流变换集成块U3的电压输出Vout脚连接二极管D11的阴极并作为放电单元7的输出端连接手机4充电端正极。开关三极管Q2的发射极、直流变换集成块U3接地脚和手机(4)充电端负极接地。
切换控制单元8包括两只基极偏置电阻R10、R11、一只偏置电阻R13和一只NPN三极管Q1。两只基极偏置电阻R10、R11相互串接，其一端接在恒流稳压变换单元2的输出端正极，另一端接地，中间的连接点接三极管Q1的基极；三极管Q1的发射极接地；三极管Q1的的集电极连接偏置电阻R13的一端并作为切换控制单元8的输出端连接放电单元7的控制输入端，即直流变换集成块U3的片选CE脚；偏置电阻R13的另一端连接手机4充电端正极。
本实施例的工作过程是：当手机4连接到充电端上后，整流单元1接通交流市电，恒流稳压变换单元2的离线开关器件U1在正常工作时以132KHZ的频率作开关操作，产生的高压方波经高频变压器Tr降压后由整流二极管D7整流为低压直流，经第一反向隔离单元3即二极管D12向手机4充电。利用稳压二极管的调整在所需要的电压对手机恒压充电，此时若后备电池5的电压不足，恒流稳压变换单元2同时经充电单元6向后备电池5充电。切换控制单元8的三极管Q1导通，将放电单元7的控制输入端，即直流变换集成块U3的片选CE脚拉到低电平，直流变换集成块U3不工作，后备电池5不能向手机4放电。
当手机4连接到充电端上后，整流单元1不与交流市电接通，恒流稳压变换单元2的离线开关器件U1不能正常工作，恒流稳压变换单元2无输出，其输出端正极为低电平，充电单元6的反向隔离二极管D10起作用，将后备电池5正极与恒流稳压变换单元2输出端正极隔离，同时第一反向隔离单元3即二极管D12使手机4正极与恒流稳压变换单元2输出端正极隔离。恒流稳压变换单元2被隔离，不会干扰后备电池5向手机4放电。此时，切换控制单元8的三极管Q1截止，将放电单元7的控制输入端，即直流变换集成块U3的片选CE脚抬到高电平，直流变换集成块U3工作，利用U3自身的内部的恒压，后备电池5向手机4恒压充电。
在后备电池5充电或放电的过程中，锂电池保护单元10的作用是根据场效应管的管压降大小，决定是否对后备电池充电或关断，于是达到对后备电池的保护。

Claims (6)

1.一种手机充电器，它包括对市电进全波整流产生高压直流的整流单元(1)、使用离线开关器件组构的将高压直流变换为低压直流的恒流稳压变换单元(2)；整流单元(1)的输出端连接恒流稳压变换单元(2)的电源输入端；恒流稳压变换单元(2)的输出端经第一反向隔离单元(3)连接手机(4)充电端；其特征是：它还包括一组由后备电池(5)向手机(4)充电的电路组合；该电路组合包括后备电池(5)、由恒流稳压变换单元(2)向后备电池(5)充电的充电单元(6)、由后备电池(5)对手机(4)充电的放电单元(7)和控制放电单元(7)工作的切换控制单元(8)；充电单元(6)和切换控制单元(8)的输入端连接恒流稳压变换单元(2)的输出端；充电单元(6)的输出端连接后备电池(5)；后备电池(5)还连接放电单元(7)的输入端；放电单元(7)内包含第二反向隔离单元(9)；切换控制单元(8)的输出端连接放电单元(7)的控制输入端；放电单元(7)的输出端连接手机(4)充电端。
2.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征是：所述的充电单元(6)包括串接在恒流稳压变换单元(2)的输出端正极与后备电池(5)正极之间的一只限流电阻(R8)和一只反向隔离二极管(D10)。
3.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征是：所述的放电单元(7)包括一只电感(L1)、一只NPN开关三极管(Q2)、一只耦合电阻(R12)、一只耦合电容(C8)和一只伏-频调制升压直流变换集成块(U3)及第二反向隔离单元(9)；所述的第二反向隔离单元(9)为二极管(D11)；电感(L1)的一端作为放电单元(7)的输入端连接后备电池(5)的正极，另一端连接开关三极管(Q2)的集电极和二极管(D11)的阳极；耦合电阻(R12)与耦合电容(C8)相并联，一端连接开关三极管(Q2)的基极，另一端连接直流变换集成块(U3)驱动输出脚；直流变换集成块(U3)的片选脚作为放电单元(7)的控制输入端；直流变换集成块(U3)的电压输出脚连接二极管(D11)的阴极并作为放电单元(7)的输出端连接手机(4)充电端正极；后备电池(5)的负极、开关三极管(Q2)的发射极、直流变换集成块(U3)接地脚和手机(4)充电端负极接地。
4.根据权利要求1所述的手机充电器，其特征是：所述的切换控制单元(8)包括两只基极偏置电阻(R10、R11)、一只偏置电阻(R13)和一只NPN三极管(Q1)；两只基极偏置电阻(R10、R11)相互串接，其一端接在恒流稳压变换单元(2)的输出端正极，另一端接地，中间的连接点接三极管(Q1)的基极；三极管(Q1)的发射极接地；三极管(Q1)的的集电极连接偏置电阻(R13)的一端并作为切换控制单元(8)的输出端；偏置电阻(R13)的另一端连接手机(4)充电端正极。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的手机充电器，其特征是：所述的后备电池(5)为锂电池且在其正极与负极之间还接有锂电池保护单元(10)。
6.根据权利要求5所述的手机充电器，其特征是：所述的锂电池保护单元(10)包括一只锂电池保护集成块(U4)、两只MOS场效应晶体管(T1、T2)、两只限位电阻(R6、R7)、两只限位电容(C5、C6)和一只延时电容(C7)；第一场效应晶体管(T1)的栅极接锂电池保护集成块(U4)的放电检测输出脚Dout，漏极接后备电池(5)负极，源极接第二场效应晶体管(T2)的漏极；第二场效应晶体管(T2)的栅极接锂电池保护集成块(U4)的充电检测输出脚Cout，源极接手机(4)充电端负极；第一限位电阻(R6)的一端接手机(4)充电端负极，另一端接第一限位电容(C5)和锂电池保护集成块(U4)的充电器负输入脚V-，第一限位电容(C5)的另一端接后备电池(5)负极；第二限位电阻(R7)的一端接后备电池(5)正极，另一端接第二限位电容(C6)和锂电池保护集成块(U4)的电源脚Vdd，第二限位电容(C6)的另一端接后备电池(5)负极；延时电容(C7)的一端接后备电池(5)负极，另一端接锂电池保护集成块(U4)的外接电容脚Ct；锂电池保护集成块(U4)的接地脚Vss接后备电池(5)负极。
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