具有mppt功能的便攜式太陽能移動電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源，整機電路中，MPPT充電管理電路分別與太陽能電池板、鋰電池保護電路連接，鋰電池保護電路還分別與鋰電池、升壓電路連接，升壓電路輸出端經過流保護電路連接USB接口；殼體包括上蓋和下蓋，在上蓋與下蓋形成的空腔內收納有聚合物鋰電池和主控PCB電路板，上蓋邊緣設有標準的USB接口，對外輸出提供5V/1A電源，上蓋還設有電量顯示按鍵孔位、四個電量指示LED燈和充電指示燈的孔位，下蓋有固定螺絲位，用以固定上蓋和下蓋；優(yōu)點是：整機電路利用最大功率跟蹤技術，提高了太陽能電池板給太陽能移動電源的充電效率；防止因IC的工作電流引起移動電源電量自損失現象；保護電路解決了太陽能移動電源的過充、過放、短路、過流問題。
【專利說明】具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及便攜式移動電源，特別涉及一種具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源。
[0002]該移動電源可通過太陽能電池板為其補充電能，通過內置的聚合物鋰電池保存由太陽能電池板轉換的這些能量。該移動電源還提供標準的USB接口，提供5V/1A的對外輸出能力。能隨時隨地的通過USB接口為其它便攜式數碼產充電。
【背景技術】
[0003]隨著人們生活水平的不斷提高，便攜式的數碼產品在種類和數量上都越來越多，如手機、平板電腦、數碼相機、醫(yī)療保健設備等。這些設備都要用到電池，但這些設備的內置電池總會因為容量太小而不能滿足長時間的使用。當出差或旅游時又是這些設備經常在關鍵時刻電池沒有電了，特別是在手機正在打電話時和數碼相機正在拍照時。而也不可能把每種設備都配一個備用電池，成本高而且也不方便?；诖耍苿与娫磻\而生。
[0004]市面上現有的移動電源產品容量可以做的比較高，單機容量可達2500mAh到12000mAh，一般采用聚合物鋰離子電芯，普通移動電源的容量和體積成正比。容量再大的移動電源，如果不及時補充電能，由鋰電池保存的電能也會用完。如果利用太陽能為移動電源續(xù)航，就可避免由于內部鋰離子電池沒電而造成移動電源無法使用的問題。如果利用太陽能電池板來收集太陽能轉換為電能，直接把電能輸入到移動電源的充電端，會由于移動電源充電端的輸入阻抗和太陽能電池板的輸出阻抗不匹配造成太陽能的利用率很低。太陽能電池板的輸出阻抗又隨著光照的強度和輸出電壓的變化而變化。
[0005]所以如果研制太陽能移動電源就必須采用一種新型方法提高太陽能電池板的利用效率，這就是MPPT最大功率跟蹤技術。普通移動電源都會有自放電現象，不給其他數碼產品充電，自身的電量也會隨著時間而減小，這是由于DC-DC升壓IC的靜態(tài)工作電流引起的，所以為了提高移動電源的空載保持能力就必須采用高性能的升壓電源管理技術。
[0006]除了應具備高性能的升壓電源管理技術，移動電源的安全性也是研制太陽能移動電源應該受到重視的問題。移動電源在內部一定要具備:過充、過放、短路、過流等保護措施。
[0007]目前，國內尚無此類技術應用，也未見文獻報道，如何解決這個問題就成為了本領域的技術人員所要研究和解決的課題。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的就是為克服現有技術的不足，提供一種具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源的技術方案，通過最大功率跟蹤技術的原理和最大功率跟蹤的電路結構，采用一種新型方法匹配太陽能電池板和移動電源充電端的阻抗，以提高太陽能電池板給太陽能移動電源的充電效率，提高太陽能移動電源的便攜性和實用性。
[0009]本發(fā)明是通過這樣的技術方案實現的:具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源，其特征在于，整機電路包括MPPT充電管理電路、鋰電池保護電路、升壓電路、過流保護電路和電量顯示電路；
MPPT充電管理電路分別與太陽能電池板、鋰電池保護電路連接，鋰電池保護電路還分別與鋰電池、升壓電路連接；升壓電路輸出端與過流保護電路連接，過流保護電路連接USB接口 ；
所述MPPT充電管理電路由鋰電池充電管理芯片CN3065及其外圍電路組成；
所述鋰電池保護電路由單節(jié)鋰電保護IC芯片S8261及其外圍電路組成；
所述升壓電路由具有PWM/PFM切換功能的升壓型DC/DC控制器ME2109組成；
所述過流保護電路由負載開關MXT1610及其外圍電路組成。
[0010]整機電路安裝在殼體內，殼體包括上蓋和下蓋，在上蓋與下蓋形成的空腔內收納有聚合物鋰電池和主控PCB電路板，上蓋邊緣設有標準的USB接口，對外輸出提供5V/1A電源，上蓋還設有電量顯示按鍵孔位、四個電量指示LED燈和充電指示燈的孔位，下蓋有固定螺絲位，用以固定上蓋和下蓋。
[0011]本發(fā)明有益效果:通過設計新型殼體外形結構，提高太陽能移動電源的便攜性和實用性；整機電路利用最大功率跟蹤技術，提高了太陽能電池板給太陽能移動電源的充電效率；采用了由PWM/PFM切換控制電路構成的CMOS升壓DC/DC控制器解決了升壓IC靜態(tài)工作電流大的問題，可以防止因IC的工作電流引起移動電源電量自損失現象；同時添加了保護電路解決了太陽能移動電源的過充、過放、短路、過流問題。
[0012]本發(fā)明對太陽能移動電源的設計具有很好的參考意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1、本發(fā)明的電路結構框圖；
圖2、MPPT充電管理電路圖；
圖3、鋰電池保護電路圖；
圖4、升壓電路圖；
圖5、過流保護電路圖；
圖6、電量顯示電路圖。
【具體實施方式】
[0014]為了更清楚的理解本發(fā)明，結合附圖和實施例詳細描述本發(fā)明:
實施例:如圖1至圖6所示，具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源，整機電路包括MPPT充電管理電路、鋰電池保護電路、升壓電路、過流保護電路和電量顯示電路；
MPPT充電管理電路分別與太陽能電池板、鋰電池保護電路連接，鋰電池保護電路還分別與鋰電池、升壓電路連接；升壓電路輸出端與過流保護電路連接，過流保護電路連接USB接口 ；鋰電池連接電量顯示電路；
MPPT充電管理電路由鋰電池充電管理芯片CN3065及其外圍電路組成；
鋰電池保護電路由單節(jié)鋰電保護IC芯片S8261及其外圍電路組成；
升壓電路由具有PWM/PFM切換功能的升壓型DC/DC控制器ME2109組成；
過流保護電路由負載開關MXT1610及其外圍電路組成；如圖2所示，鋰電池充電管理芯片CN3065是MPPT充電管理電路的核心，它采用線性電源的工作模式，內部包括功率晶體管。內部的模擬-數字轉換電路，能夠根據輸入太陽能電池板的電流輸出能力自動調整輸入端阻抗，從而自動調整充電電流，可最大限度地利用輸入太陽能電池板的電流輸出能力，提高充電效率。
[0015]鋰電池充電管理芯片CN3065的第4管腳經過端口 Jl接太陽能電池板，端口 J2接鋰電池保護電路的輸出端，通過端口 J2對鋰電池進行充電，充電截止電壓為4.2V ;電阻R4是恒流充電電流的設置電阻，其計算公式為Ich = 1800V/R4 ;鋰電池充電管理芯片CN3065的第6管腳和第7管腳分別接充電完成指示燈和正在充電指示燈，其中充電完成指示燈是紅色LED，正在充電指示燈是綠色LED，這兩個LED是封裝在一起的，共用陽極，在殼體上蓋為這兩個共陽極LED預留有一個孔位。
[0016]如圖3所示，鋰電池保護電路采用了單節(jié)鋰電保護IC芯片S8261，單節(jié)鋰電保護IC芯片S8261的第5管腳、第6管腳經端口 J3接鋰電池，端口 J4是鋰電池的保護輸出，通過端口 J4可以對鋰電池進行充電，同時鋰電池也是通過端口 J4對外放電。芯片S8261內部集成電壓比較器，當電池電壓低于最低電壓時，通過芯片S8261的第I管腳控制MOS管Q3ME9926的柵極，從而使MOS管關斷，隔離了電池與鋰電池保護電路輸出的地。杜絕了因鋰電池深度放電而導致的永久損壞現象，提高了移動電源的壽命。
[0017]如圖4所示，升壓電路設計采用了由PWM/PFM切換控制電路構成的CMOS升壓DC/DC控制器ME2109，在負載較輕時，將工作狀態(tài)切換為占空比為15%的PFM控制電路，可以防止因DC-DC升壓IC的工作電流引起的移動電源電量自損失現象。升壓型DC/DC控制器ME2109的第2管腳、第3管腳經端口 J4接鋰電池保護輸出端，端口 J6是升壓電路的輸出，電阻R9、RlO用來調整電路的輸出電壓，輸出電壓是5V，電容C5、C6和C7用來消除開關電源的輸出紋波電壓和尖峰噪聲，使輸出穩(wěn)定。
[0018]如圖5所示，過流保護電路中，負載開關MXT1610第4管腳、第5管腳短接后連接端口 J7，經端口 J7連接升壓電路的輸出端，負載開關芯片MXT1610第I管腳、第3管腳連接端口 J8，端口 J8為USB接口，對外提供5V/1A的帶載能力，使用負載開關芯片MXT1610接在本發(fā)明的輸出端，其中電阻RU是過流保護允許的最大電流的設置電阻，當發(fā)生輸出過流、短路現象時，負載開關芯片MXT1610內部的MOS管能自動關閉，從而斷開了升壓電路輸出端和本發(fā)明的USB輸出端所連接的負載，起到了過流和短路保護作用。
[0019]根據上述說明，結合本領域技術可實現本發(fā)明的方案。
【權利要求】
1.具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源，其特征在于，整機電路包括MPPT充電管理電路、鋰電池保護電路、升壓電路、過流保護電路和電量顯示電路；MPPT充電管理電路分別與太陽能電池板、鋰電池保護電路連接，鋰電池保護電路還分別與鋰電池、升壓電路連接；升壓電路輸出端與過流保護電路連接，過流保護電路連接USB接口 ；所述MPPT充電管理電路由鋰電池充電管理芯片CN3065及其外圍電路組成；所述鋰電池保護電路由單節(jié)鋰電保護IC芯片S8261及其外圍電路組成；所述升壓電路由具有PWM/PFM切換功能的升壓型DC/DC控制器ME2109組成；所述過流保護電路由負載開關MXT1610及其外圍電路組成；整機電路安裝在殼體內，殼體包括上蓋和下蓋，在上蓋與下蓋形成的空腔內收納有聚合物鋰電池和主控PCB電路板，上蓋邊緣設有標準的USB接口，對外輸出提供5V/1A電源，上蓋還設有電量顯示按鍵孔位、四個電量指示LED燈和充電指示燈的孔位，下蓋有固定螺絲位，用以固定上蓋和下蓋。
2.如權利要求1所述的具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源，其特征在于，鋰電池充電管理芯片CN3065的第4管腳經過端口 Jl接太陽能電池板，端口 J2接鋰電池保護電路的輸出端，通過端口 J2對鋰電池進行充電，充電截止電壓為4.2V ;電阻R4是恒流充電電流的設置電阻，其計算公式為Ich = 1800V/R4 ;鋰電池充電管理芯片CN3065的第6管腳和第7管腳分別接充電完成指示燈和正在充電指示燈，其中充電完成指示燈是紅色LED，正在充電指示燈是綠色LED，這兩個LED是封裝在一起的，共用陽極，在殼體上蓋為這兩個共陽極LED預留有一個孔位。
3.如權利要求1所述的具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源，其特征在于，單節(jié)鋰電保護IC芯片S8261的第5管腳、第6管腳經端口 J3接鋰電池，端口 J4是鋰電池的保護輸出，通過端口 J4可以對鋰電池進行充電，同時鋰電池也是通過端口 J4對外放電。
4.如權利要求1所述的具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源，其特征在于，所述升壓電路中，升壓型DC/DC控制器ME2109的第2管腳、第3管腳經端口 J4接鋰電池保護輸出端，端口 J6是升壓電路的輸出，電阻R9、RlO用來調整電路的輸出電壓，輸出電壓是5V，電容C5、C6和C7用來消除開關電源的輸出紋波電壓和尖峰噪聲，使輸出穩(wěn)定。
5.如權利要求1所述的具有MPPT功能的便攜式太陽能移動電源，其特征在于，過流保護電路中，負載開關MXT1610第4管腳、第5管腳短接后連接端口 J7，經端口 J7連接升壓電路的輸出端，負載開關芯片MXT1610第I管腳、第3管腳連接端口 J8，端口 J8為USB接口，對外提供5V/1A的帶載能力，使用負載開關芯片MXT1610接在本發(fā)明的輸出端，其中電阻Rll是過流保護允許的最大電流的設置電阻，當發(fā)生輸出過流、短路現象時，負載開關芯片MXT1610內部的MOS管能自動關閉，從而斷開了升壓電路輸出端和本發(fā)明的USB輸出端所連接的負載，起到過流和短路保護作用。
【文檔編號】H02H7/18GK103607021SQ201310640572
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權日:2013年12月4日
【發(fā)明者】王金林, 張文博, 楊嘯宇, 姜海, 周陸, 王莉, 谷云龍, 石慧 申請人:天津中環(huán)創(chuàng)新科技有限公司