一种充电电路的制作方法

1.本实用新型涉及电子信息领域，特别是涉及一种充电电路。


背景技术：

2.现有技术中通常将充电电源输出的微弱电能收集并储存至电能存储模块，以使电能存储模块为低功耗电子设备供电。为了防止电能存储模块的电流倒灌至充电电源，现有技术通常在充电电源和电能存储模块之间设置防反二极管，如图1所示，图1为现有技术中的一种充电电路的结构示意图。这种方式中防反二极管的导通及关断不容易控制，当充电电源输出的电压较低时，由于防反二极管截止，存在无法为电能存储模块充电的情况。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种充电电路，通过对充电电源输出的电压进行升压，提升了对电能存储模块充电的效率，且结构简单，成本较低。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种充电电路，包括：
5.充电电源，用于输出电压；
6.输入正端与所述充电电源的输出正端连接，输入负端与所述充电电源的输出负端连接，输出正端与电能存储模块的输入正端连接，输出负端与所述电能存储模块的输入负端连接并设有防反二极管的升压模块，用于对所述输出电压进行升压以为所述电能存储模块充电；
7.所述电能存储模块，用于存储电能。
8.优选地，所述充电电源为太阳能光伏板。
9.优选地，所述充电电源为发电机。
10.优选地，所述电能存储模块为超级电容。
11.优选地，所述升压模块包括：
12.第一端为所述升压模块的输入正端并与所述充电电源的输出正端连接，第二端与所述防反二极管的输入端及开关管的第一端连接的电感，用于在所述开关管导通时存储所述充电电源输出的电能，并在所述开关管断开时将存储的电能输出，以实现对所述充电电源的输出电压升压并为所述电能存储模块充电；
13.输出端为所述升压模块的输出正端并与所述电能存储模块的输入正端连接的所述防反二极管，用于在所述开关管导通时截止，并在所述开关管断开时导通，以将所述电感与所述电能存储模块之间的电路导通；
14.控制端与信号发生器的输出端连接，第二端为所述升压模块的输入负端与所述充电电源的输出负端连接，并为所述升压模块的输出负端与所述电能存储模块的输入负端连接并接地的所述开关管，用于在接收到所述信号发生器发送的导通控制信号时导通，并在接收到所述信号发生器发送的关断控制信号时关断；
15.所述信号发生器，用于基于所述电感存储的电能输出所述导通控制信号及所述关
断控制信号。
16.优选地，所述升压模块为n个，且n个所述升压模块的输出相位依次相差360/n度。
17.优选地，所述信号发生器为输出端分别与n个所述升压模块中的开关管的控制端连接，并基于所述电感存储的电能输出所述导通控制信号及所述关断控制信号以控制n个所述升压模块中的开关管以使n个所述升压模块的输出相位依次相差360/n度的信号发生器。
18.本技术提供了一种充电电路，包括充电电源、电能存储模块和连接在充电电源和电能存储模块之间的升压模块，其中，升压模块能够对充电电源输出的电压进行升压，从而对电能存储模块进行充电，此外，升压模块中设有防反二极管，能够防止电能存储模块的电流倒灌至充电电源。可见，本技术中的充电电路通过对充电电源输出的电压进行升压，提升了对电能存储模块充电的效率，且结构简单，成本较低。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为现有技术中的一种充电电路的结构示意图；
21.图2为本实用新型提供的一种充电电路的结构示意图；
22.图3为本实用新型提供的一种具体的充电电路的结构示意图；
23.图4为本实用新型提供的一种充电电路对电能存储模块充电时的波形图。
具体实施方式
24.本实用新型的核心是提供一种充电电路，通过对充电电源输出的电压进行升压，提升了对电能存储模块充电的效率，且结构简单，成本较低。
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
26.请参照图2，图2为本实用新型提供的一种充电电路的结构示意图。
27.该充电电路包括：
28.充电电源1，用于输出电压；
29.输入正端与充电电源1的输出正端连接，输入负端与充电电源1的输出负端连接，输出正端与电能存储模块3的输入正端连接，输出负端与电能存储模块3的输入负端连接并设有防反二极管的升压模块2，用于对输出电压进行升压以为电能存储模块3充电；
30.电能存储模块3，用于存储电能。
31.本实施例中，考虑到先有技术中通常将充电电源1输出的电能存储至电能存储模块3中，从而使电能存储模块3为低功耗电子设备供电，例如太阳能计算器，计算器的功耗较
小，因此，太阳能计算器上通常设有太阳能光伏板，在有光照射时将光能转换为电能并存储至电能存储模块3中，从而在计算器运行时为计算器供电。现有技术中在将充电电源1输出的电能存储至电能存储模块3中时，通常在充电电源1和电能存储模块3之间设置防反二极管d，以防止电能存储模块3的电流倒灌至充电电源1，如图1所示。但是，防反二极管d只有在加有正向导通电压时才能导通，如果充电电源1输出的电压较小，可能无法将防反二极管d导通，也即无法对电能存储模块3充电，此外，当充电电源1的输出不稳定时，也可能存在虽然能够将防反二极管d 导通，但无法为电能存储模块3充电的情况。
32.为了解决上述技术问题，本技术在充电电源1与电能存储模块3之间设置了升压模块2，从而将充电电源1输出的电压进行升压后对电能存储模块3 进行充电，以提高充电效率。此外，当充电电源1输出的电能较为微弱(例如输出电流为10
‑
20ma且电压为1.8
‑
4v)时，本技术中的充电电路也能将充电电源1的输出电压进行升压，从而为电能存储模块3充电。本技术中的升压模块2也设有防反二极管，能够防止电能存储模块3的电流倒灌至充电电源1。
33.需要说明的是，本技术中的升压模块2和充电电源1及电能存储模块3 可以但不限定按照boost电路的拓扑结构连接。
34.此外，本技术中的充电电源1可以但不限定为太阳能光伏板或发电机。本技术中的电能存储模块3可以但不限定为充电电容。
35.当然，本技术不限定充电电源1和电能存储模块3之间连接的升压模块2 的数量。
36.综上，本技术中的充电电路通过对充电电源1输出的电压进行升压，提升了对电能存储模块3充电的效率，且结构简单，成本较低。
37.在上述实施例的基础上：
38.作为一种优选的实施例，充电电源1为太阳能光伏板。
39.本实施例中，选用太阳能光伏板作为充电电源1，太阳能光伏板能够将光能转换为电能，从而为电能存储模块3充电。
40.此外，太阳能光伏板还具有节约能源的特点。
41.作为一种优选的实施例，充电电源1为发电机。
42.本实施例中，选用发电机作为充电电源1，发电机能够将将其他形式的能源转换为电能，从而为电能存储模块3充电。
43.此外，发电机还具有结构简单、容易维护的特点。
44.作为一种优选的实施例，电能存储模块3为超级电容c。
45.本实施例中，请参照图3，图3为本实用新型提供的一种具体的充电电路的结构示意图，选用超级电容c作为电能存储模块3，超级电容c能够存储电能。
46.此外，超级电容c还具有结构简单、维护容易且电容值较大(法拉级) 的特点。
47.作为一种优选的实施例，升压模块2包括：
48.第一端为升压模块2的输入正端并与充电电源1的输出正端连接，第二端与防反二极管的输入端及开关管的第一端连接的电感，用于在开关管导通时存储充电电源1输出的电能，并在开关管断开时将存储的电能输出，以实现对充电电源1的输出电压升压并为电能存储模块3充电；
49.输出端为升压模块2的输出正端并与电能存储模块3的输入正端连接的防反二极
管，用于在开关管导通时截止，并在开关管断开时导通，以将电感与电能存储模块3之间的电路导通；
50.控制端与信号发生器的输出端连接，第二端为升压模块2的输入负端与充电电源1的输出负端连接，并为升压模块2的输出负端与电能存储模块3 的输入负端连接并接地的开关管，用于在接收到信号发生器发送的导通控制信号时导通，并在接收到信号发生器发送的关断控制信号时关断；
51.信号发生器，用于基于电感存储的电能输出导通控制信号及关断控制信号。
52.本实施例中，升压模块2中设有电感、开关管及防反二极管，如图3所示，电感的第一端作为升压模块2的输入正端与充电电源1的输出正端连接，第二端与开关管的第一端及防反二极管的输入端连接，能够在开关管导通时存储充电电源1输出的电能，并在开关管关断时通过防反二极管将存储的电能输出至电能存储模块3，以和充电电源1共同为电能存储模块3充电，实现对充电电源1的输出电压升压后对电能存储模块3充电；开关管的控制端与信号发生器的控制信号输出端连接，第二端作为升压模块2的输入正端及输出负端与充电电源1的输出负端及电能存储模块3的输入负端连接且接地，能够在接收到信号发生器的导通控制信号时导通；防反二极管的输出端作为升压模块2的输出正端与电能存储模块3的第一端连接，能够在开关管导通时截止并在开关管关断时将电感及电能存储模块3之间的电路导通，并且防止电能存储模块3的电流倒灌至充电电源1。
53.其中，信号发生器可以基于电感存储电能的时间和输出电能的时间输出导通控制信号和关断控制信号。
54.信号发生器可以但不限定为mcu(microcontroller unit，微控制单元)， dsp(digital signal processing，数字信号处理)，或者是集成在控制芯片上的一个时序电路。
55.此外，由图3可以看出，图3中充电电源1和电能存储模块3之间连接了两个升压模块2，两个升压模块2并联，并且结构相同，申请人考虑到当采用超级电容c作为电能存储模块3时，超级电容c的电容值比较大，一般为法拉级，而存储在电感l1及电感l2中的电能较少，当充电电源1的电压较低时，充电电路为超级电容c充电的时间很短，通过分别控制两个升压模块 2中的开关管导通和关断的时间错开，也即控制两个升压模块2的占空比均为 50％，也即一个周期中电感l1充电时，电感l2放电以为电能存储模块3充电，反之亦然，这种控制方式能够实现在一个周期内为超级电容c充电两次，使得充电效率提高一倍。
56.需要说明的是，本技术中的开关管可以但不限定为mosfet
57.(metal
‑
oxide
‑
semiconductor field
‑
effect transistor,金氧半场效晶体管)。
58.可见，本技术中的升压模块2不仅能够实现对充电电源1的输出电压的升压，还具有结构简单和成本低的特点。
59.此外，本技术中的充电电路的结构较为简单，电子元器件较少，较易实现且成本较低，并且能够在不同的产品及应用场景中复制使用。
60.作为一种优选的实施例，升压模块2为n个，且n个升压模块2的输出相位依次相差360/n度。
61.申请人考虑到存储在电感中的电能比较少，当充电电源1输出的电压较低时，给电能存储模块3充电的时间很短，为了进一步提升对电能存储模块3 充电的效率，本技术中设
置了n个升压模块2，且n个升压模块2的输出相位依次相差360/n度，从而使各个升压电路在一个控制信号的周期内能够依次对电能存储模块3进行充电，也即一个周期内为电能存储模块3充电多次，使得对电能的存储效率提升。
62.具体地，申请人考虑到在开关管闭合时，能够将充电电源1输出的电压作为电能存储至电感中，并在开关管断开时将电感充存储的电能和充电电源1 输出的电压一起输入至电能存储模块3，以为其充电，基于此，设置多个并联的升压模块2，如图3所示，图3中并联了两个升压模块2，各个升压模块2 的开关管的控制端分别输入例如频率相同，相位依次相差360/n度的方波信号，从而能够实现在方波信号的各个周期中各个升压模块2依次对自身的电感进行储能，并依次对电能存储模块3进行储能，进一步提高对电能存储模块3充电的效率。请参照图4，图4为本实用新型提供的一种充电电路对电能存储模块充电时的波形图，图中的i1为电感l2的输出电流，i2为电感l1的输出电流，i为流经电能存储模块3的电流，q1为信号发生器输出至开关管 q1的控制信号，q2为信号发生器输出至开关管q2的控制信号，可见，q1 的控制信号和q2的控制信号的频率相同，占空比都为50％，极性相反，也即为相位相差180度的方波信号，具体地，t0至t1期间内，开关管q1导通，防反二极管d1截止，充电电源1为电感l1储能，开关管q2断开，防反二极管d2导通，充电电源1和上一周期内存储在电感l2中的电能共同为电能存储模块3充电；t1至t2期间内，开关管q2导通，防反二极管d2截止，充电电源1为电感l2储能，开关管q1断开，防反二极管d1导通，充电电源1 和上一周期内存储在电感l1中的电能共同为电能存储模块3充电。因此，在一个控制信号的周期内能够对电源存储模块充电两次，提升了充电效率。因此，基于电感能够储存的电能可以设计多个升压模块2并联以连接至充电电源1和电能存储模块3之间，从而将一个周期中原本的空闲时序填满，进一步提高充电效率。
63.需要说明的是，本技术中并联的升压模块2的数量依据升压模块2中电感能够存储的最多的能量与存储能量的时间进行设定。
64.此外，本技术中也可以向各个升压模块2中输入不同频率的控制信号，具体可依照实际情况而定。
65.需要说明的是，考虑到控制信号的周期和频率之间的关系，即t＝2*π*f，其中，t为控制信号的周期，f为控制信号的频率，因此，n个升压模块2的输出相位依次相差2*π/n度，即360/n度，例如，当设有两个升压模块2时，两个升压模块2的导通控制信号的频率相同，且占空比均为50％，相位相差 180度。
66.作为一种优选的实施例，信号发生器为输出端分别与n个升压模块2中的开关管的控制端连接，并基于电感存储的电能输出导通控制信号及关断控制信号以控制n个升压模块2中的开关管以使n个升压模块2的输出相位依次相差360/n度的信号发生器。
67.为了能够对各个升压模块2中的开关管的导通与关断进行控制，本技术中的信号发生器分别与n个升压模块2中的开关管的控制端连接，从而能够控制n个升压模块2中的开关管的导通与关断以使n个升压模块2的输出相位依次相差360/n度，以控制各个升压模块2依次对电能存储模块3进行充电，以提高对电能存储模块3的充电效率。
68.需要说明的是，本技术中也可以设置多个信号发生器，各个信号发生器分别与各个升压模块中的开关管的控制端连接，分别基于对应的电感存储的电能输出控制相应的开关管导通与关断的导通控制信号及关断控制信号。
69.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
70.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。