一種基于溫差發(fā)電的充電裝置及其制作的充電手環(huán)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及電源領域，特別是指一種基于溫差發(fā)電的充電裝置及其制作的充電手環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)和硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，智能手機已經(jīng)逐步取代電腦成為人們生活中的娛樂和辦公中心，一部手機的性能已經(jīng)超過早期的電腦處理能力，IG四核的CPU、1?2GB的內(nèi)存、16?128G FLASH固盤、4G/WiFi的寬帶上網(wǎng)、強大的操作系統(tǒng)和豐富的應用程序，這一切讓之前在電腦上才能實現(xiàn)的辦公、看電影、打游戲、聊天等功能，如今在手機上也變得極其平常，移動互聯(lián)網(wǎng)的時代已經(jīng)到來，智能終端和云服務的新框架逐漸改變了人們傳統(tǒng)的生活方式。
[0003]手機的應用功能越來越多，屏幕也越來越大、越來越絢麗，CPU和內(nèi)存跑的速度也越來越快，WiFi等數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的不間斷開啟也習以為常，還有GPS導航、各傳感器的使用也必不可少，這些使得系統(tǒng)需要的耗電量也越來越大，雖然電池的容量也是緊跟著翻倍，但是人們?nèi)匀桓杏X捉襟見肘，每天都要帶著繁瑣的充電器四處尋找充電的地方，或者帶著笨重的充電寶，隨時為不夠的電量提心吊膽。
[0004]有源充電的問題在于需要尋找充電的源頭，或者是插座，或者移動電源，插座不是每個地方都有，移動電源的容量再大也有用盡忘記充的時候，這是其致命的缺點，通常在最需要電量的時候手機、移動電源卻沒電了?；诖耍瑢ふ乙环N無源、隨時隨地都可以應急充電的方式便成為一件很有意義的事情，最好是能提供一種盡可能高效、能自然借助人們?nèi)粘５纳盍晳T而充電、且低成本的方式，這將極大地便利人們的生活。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型首先提出一種基于溫差發(fā)電的充電裝置，通過半導體溫差發(fā)電的引入來實現(xiàn)運動熱能向電能的轉(zhuǎn)換，提供了一種無源充電裝置；然后將其設計為方便佩戴的充電手環(huán)形式，解決了手機等設備的無源充電問題，為人們在外使用電子設備提供了應急和細致的無源供電解決方式。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0007]一種基于溫差發(fā)電的充電裝置，其結(jié)構(gòu)包括:
[0008]溫差發(fā)電裝置，其包括兩片相對設置的HOT面板，兩片所述HOT面板之間置有一片COLD面板，所述每片HOT面板與所述COLD面板之間均設有一片PN集成芯片，從而使每片HOT面板、與其相應的PN集成芯片與COLD面板構(gòu)成一套子發(fā)電機，然后通過級聯(lián)組成一套溫差發(fā)電裝置；
[0009]緩沖轉(zhuǎn)換電路，其連接于所述溫差發(fā)電裝置外，包括整流濾波電路、儲能元件和穩(wěn)壓芯片；
[0010]充電管理芯片，用于鋰電池的充電管理，實現(xiàn)分級充電、過壓保護、過溫保護、短路保護、問題報警；
[0011]紙電池，用于存儲溫差發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述PN集成芯片為集成有50萬門以上的PN結(jié)的PN集成芯片。通過仿真實驗驗證，在一顆芯片上集成50萬門以上的PN結(jié)可實現(xiàn)溫差30°以下5V-200mA以上的電能輸出，所述芯片采用QFN封裝，提供熱極和冷極接入引腳、電源輸出引腳等。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述紙電池優(yōu)選采用臺灣輝能科技公司的超薄柔性電池FLCB。
[0014]并且，本實用新型優(yōu)選采用3片5*5*0.33mm FLCB級聯(lián)疊加的形式構(gòu)成本實用新型的基于溫差發(fā)電的充電裝置的紙電池，其可提供1500?2100mAh的容量。
[0015]為方便兼容，本方案采用的紙電池其充電特性與鋰電池相同，因此可以采用同一套充電管理電路。
[0016]所述溫差發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能，經(jīng)所述整流濾波電路進行交流直流轉(zhuǎn)換和紋波濾除，然后將能量暫態(tài)存儲在儲能元件中，再輸入到下一級的穩(wěn)壓芯片中，穩(wěn)壓芯片負責產(chǎn)生充電管理芯片需要的標準電壓。
[0017]該緩沖轉(zhuǎn)換電路用于將溫差發(fā)電裝置輸出的電壓濾波和穩(wěn)定，提供標準的5V電壓輸出，避免抖動紋波電壓和浪涌電壓對充電電路的破壞。
[0018]上述技術(shù)方案中，所述緩沖轉(zhuǎn)換電路的整流濾波電路采用通用高效的RC-Ji濾波電路；所述穩(wěn)壓芯片采用常用的5V穩(wěn)壓芯片，如LM7805/LM1575T-5.0等，穩(wěn)壓芯片輸入電壓范圍為3?7V，輸出范圍為4.8?5.2V。
[0019]上述技術(shù)方案中，所述充電管理芯片，優(yōu)選采用鋰電池專用的充電管理芯片，從而可以根據(jù)鋰電池當前狀態(tài)進行智能充電管理。所述充電管理芯片優(yōu)選采用具備自適應——即適合單節(jié)、多節(jié)鋰電池，三級充電模式，檢測和自動切換功能，欠壓、過充、短路、過溫、數(shù)值調(diào)節(jié)、LED指示功能的充電管理芯片，如T1、飛思卡爾等多家廠家的型號，經(jīng)過實驗室實際測試后其性能指標都很優(yōu)異，均可以作為實際應用產(chǎn)品開發(fā)的選擇，在此不加限定。
[0020]本實用新型還提供有一種基于溫差發(fā)電的充電手環(huán)，其結(jié)構(gòu)包括:
[0021]手環(huán)外殼，其上設有充電口，其內(nèi)部封裝有上述基于溫差發(fā)電的充電裝置；
[0022]具體的，所述溫差發(fā)電裝置，其包括兩片相對設置的HOT面板，一片所述HOT面板之間置有一片COLD面板，所述每片HOT面板與所述COLD面板之間均設有一片PN集成芯片，從而使每片HOT面板、與其相應的PN集成芯片與COLD面板構(gòu)成一套子發(fā)電機，然后通過級聯(lián)組成一套溫差發(fā)電裝置；并且，其中一片HOT面板位于手環(huán)外殼內(nèi)靠近人體手臂的一面，另一片HOT面板朝向手環(huán)外殼背離人體手臂的一面；
[0023]緩沖轉(zhuǎn)換電路，其連接于所述溫差發(fā)電裝置外，包括整流濾波電路、儲能元件和穩(wěn)壓芯片；
[0024]充電管理芯片，用于鋰電池的充電管理，實現(xiàn)分級充電、過壓保護、過溫保護、短路保護、問題報警；
[0025]紙電池，用于存儲溫差發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電能；
[0026]相適配的充電線。
[0027]上述技術(shù)方案中，兩片HOT面板其中一片靠近人體手臂，另一片依靠陽光照射吸熱、應急摩擦生熱、靠近發(fā)熱源等發(fā)電，兩種吸熱發(fā)電原理的結(jié)合為用戶提供更實用的發(fā)電效果，同時通過對COLD面板的暗室隔離提供更低的溫度和更大的溫度差。
[0028]上述技術(shù)方案中，所述手環(huán)外殼采用防水外殼，優(yōu)選采用高級防水設置使得用戶洗澡時可以佩戴。
[0029]所述充電線優(yōu)選采用柔性、簡短的充電線，同時在手環(huán)外殼緊靠充電口的外壁上提供不使用的固定槽，可以將充電線的一端始終插入到充電手環(huán)的充電口上，另一端插在固定槽里。需要充電的時候用戶將充電線的一端接入到手機充電口上，不充電的時候則固定在手環(huán)外殼的固定槽里，采用內(nèi)隱式設計，美觀簡潔。
[0030]當然用戶也可以根據(jù)自身手機充電接口的標準選取合適的充電線，一端插入到充電手環(huán)的充電口上，一端固定在手環(huán)的卡槽上。
[0031]如果用戶需要對手機電池進行充電，只需要將充電線的一端插入到手機充電口，即可實現(xiàn)對手機的自動充電。
[0032]上述充電手環(huán)使用時，有兩種方式，一種是穿戴使用，依靠接觸手臂一側(cè)HOT面板的人體體溫和COLD面板的溫差產(chǎn)生電能；另一種是依靠陽光照射、摩擦和接近熱源的外側(cè)HOT面板和COLD面板的溫差產(chǎn)生電能，兩種均可同時使用。
[0033]綜上所述，本實用新型通過半導體溫差發(fā)電的引入來實現(xiàn)運動動能向電能的轉(zhuǎn)換，通過反復試驗和設計解決了溫差發(fā)電的效率問題、溫差發(fā)電模式下的充電電路的可靠設計問題、紙電池和手機電池自動檢測和切換的設計問題，讓人們?nèi)粘５拇┐餍袨榧纯蓪崿F(xiàn)有效的發(fā)電和充電，且采用紙電池技術(shù)和高級防水處理為人們實現(xiàn)24小時輕便無負擔穿戴，簡便實用。由于本實用新型解決了熱能轉(zhuǎn)化為電能的效率問題，提供了一種無源充電方式，這將改變?nèi)藗儗δ茉吹男抡J識，也為綠色環(huán)保的生活方式開辟了新道路。
【附圖說明】
[0034]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0035]圖1為本實用新型基于溫差發(fā)電的充電裝置一個實施例的溫差發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為本實用新型基于溫差發(fā)電的充電裝置一個實施例的整流濾波電路示意圖；
[0037]圖3為本實用新型基于溫差發(fā)電的充電裝置一個實施例的穩(wěn)壓電路示意圖；
[0038]圖4為圖3所采用的穩(wěn)壓芯片7805的電參數(shù)；
[0039]圖5為本實用新型溫差發(fā)電的充電裝置一個實施例的充電管理芯片內(nèi)部原理示意圖；
[0040]圖6為圖5中充電管理芯片的內(nèi)部電路示意圖；
[0041]圖7為圖5中充電管理芯片的技術(shù)參數(shù)；
[0042]圖8為圖5中充電管理芯片的管腳功能。
【具體實施方式】
[0043]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0044]本實用新型的基于溫差發(fā)電的充電裝置，其結(jié)構(gòu)包括:
[0045]如圖1所示的，溫差發(fā)電裝置，其包括兩片相對設置的HOT面板，兩片所述HOT面板之間置有一片COLD面板，所述每片HOT面板與所述COLD面板之間均設有一片PN集成芯片，從而使每片HOT面板、與其相應的PN集成芯片與COLD面板構(gòu)成一套子發(fā)電機，然后通過級聯(lián)組成一套溫差發(fā)電裝置。
[0046]緩沖轉(zhuǎn)換電路，其連接于所述溫差發(fā)電裝置外，包括整流濾波電路、儲能元件和穩(wěn)壓芯片；
[0047]充電管理芯片，用于鋰電池的充電管理，實現(xiàn)分級充電、過壓保護、過溫保護、短路保護、問題報警