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一種便攜式太陽能路由器.pdf

摘要
申請專利號:

CN201310092088.X

申請日:

2013.03.21

公開號:

CN103138352B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02J 7/00申請日:20130321|||公開
IPC分類號: H02J7/00; H04L12/771(2013.01)I 主分類號: H02J7/00
申請人: 深圳市共進電子股份有限公司
發明人: 袁叢清; 朱余浩; 黃洪波
地址: 518000 廣東省深圳市南山區蛇口南海大道1019號百盈醫療器械園二樓
優先權:
專利代理機構: 深圳市智科友專利商標事務所 44241 代理人: 孫子才
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310092088.X

授權公告號:

103138352B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2013.07.10|||2013.06.05

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種便攜式太陽能路由器,包括為3G路由器供電的蓄電池、蓄電池充電電路,CPU系統、3G模塊和WiFi模塊;還包括設置在3G路由器外殼外表面的太陽能電池、所述的蓄電池充電電路中包括利用太陽能電池為蓄電池充電的太陽能充電電路和充電管理電路。本發明設計了一種新的3G路由器,它可以實現自體太陽能充電和外部充電兩種充電方式。太陽能充電隨時隨地,不受室內、室外光線的影響;外部充電在有充電場所的地方可以實現設備的快速充電。

權利要求書

權利要求書一種便攜式太陽能路由器,包括為路由器供電的蓄電池、蓄電池充電電路,CPU系統、3G模塊和WiFi模塊;其特征在于:還包括設置在路由器外殼外表面的太陽能電池、所述的蓄電池充電電路中包括利用太陽能電池為蓄電池充電的太陽能充電電路和充電管理電路;所述的太陽能充電電路與所述的太陽能電池相連,包括太陽能微小能量拾取電路,所述的太陽能微小能量拾取電路的輸入端與所述的太陽能電池相連,輸出端產生5V的直流電壓與所述的充電管理電路相連,所述的充電管理電路接收到5V直流電壓與所述的蓄電池相連為蓄電池充電。
根據權利要求1所述的便攜式太陽能路由器,其特征在于:所述的太陽能微小能量拾取電路包括型號為BQ25504的升壓轉換器(U1);
所述的升壓轉換器(U1)的Vin_dc端接太陽能電池的輸出端,在Vin_dc端與太陽能電池的輸出端的連線與地之間設置有輸入電池C1;
在Vin_dc端與地之間還設置有串連的分壓電阻R1和分壓電阻R2;分壓電阻R1和分壓電阻R2之間接升壓轉換器(U1)的Voc_samp端;升壓轉換器(U1)的Vref_samp通過電容C3接地;
在升壓轉換器(U1)的Vin_dc端與Lbst端連接有升壓轉換電感;
在升壓轉換器(U1)的Vbat端接暫存鋰電池;
在升壓轉換器(U1)的5V輸出端通過輸出電容C2接地。
根據權利要求1所述的便攜式太陽能路由器,其特征在于:所述的充電管理電路包括型號為BQ24166的充電管理芯片(U2),所述的充電管理芯片(U2)的一個輸入端USB接所述的太陽能微小能量拾取電路的升壓轉換器(U1)的5V輸出端,其輸出端SW接降壓電感LB,降壓電感LB通過濾波電容C4接地,產生4.2V直流輸出;
所述的4.2V直流輸出接入充電管理芯片(U2)內,從BAT引腳輸出接為3G路由器供電的蓄電池。
根據權利要求3所述的便攜式太陽能路由器,其特征在于:所述的充電管理芯片(U2)另一個輸入端IN接市電充電器的輸出。
根據權利要求3所述的便攜式太陽能路由器,其特征在于:所述的4.2V直流輸出通過DC/DC轉換器產生3.3V、2.5V、1V與4.2V。
根據權利要求1至5中任一所述的便攜式太陽能路由器,其特征在于:所述的CPU系統型號為RTL8196D的SOC芯片和與其連接的DDR1、Flash。
根據權利要求6所述的便攜式太陽能路由器,其特征在于:所述的WiFi模塊包括型號為RTL8188ER的WiFi芯片、內置的2.4G WiFi天線,所述的WiFi芯片通過PCIE接口與CPU系統連接。
根據權利要求6所述的便攜式太陽能路由器,其特征在于:所述的3G 模塊包括型號為QSC6085的3G芯片與CPU系統通過USB總線相連,SIM卡由所述的3G模塊控制,3G天線內置。

說明書

說明書一種便攜式太陽能路由器
技術領域
本發明涉及路由器的供電裝置領域,特別涉及一種采用太陽能電池和市電兩種方式為蓄電池充電的便攜式太陽能路由器。
背景技術
便攜式路由器是一種帶3G功能的WiFi設備,它具有輕巧便于攜帶、隨時隨地靈活組網等功能特點,是商務人士出差、旅行的必備品。便攜式設備有一個共同的特點,就是需要給電池充電。由于電池大小受設備自身體積的限制,電池容量都不能做到很大。一般電池容量為1500mA/h的3G路由器跑全業務可用4小時,待機時間不超過10小時。給設備充電一般都需要一個固定的場所,而太陽能充電就不需要受到這種約束。
太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源,太陽能發電是目前非常受歡迎的新技術。太陽能電池目前有單晶硅電池、多晶硅電池和非晶硅薄膜電池。單晶硅電池具有電池轉換效率高,穩定性好,但是成本較高;非晶硅薄膜太陽電池則具有生產效率高,成本低廉,但是轉換效率較低,而且效率衰減得比較快;多晶硅太陽能電池則具有穩定的轉換的效率,而且性能價格比最高。用多晶硅太陽能電池給便攜式路由器充電是最合適的。
用太陽能充電的缺點是太陽能面板體積很大,并且發電量受到陽光的限制。太陽能面板(或電池)由一個或多個串、并聯的太陽能單元組成。一個太陽能單元產生0.7V的電壓,而且這個電壓受到光強和照射角度的影響。便攜式路由器受體積限制,太陽能單元面積不可能大,因此太陽能的充電效率是至關重要的。
作為路由器由于體積小,其外表面面積有限,目前,如果把整個路由器的外殼外表面都貼上太陽能電池板,也不能產生有效的供路由器所使用的蓄電池(可充電電池)充電的電流,因此,目前還沒有采用在路由器外殼外表面安裝太陽能電池板供電蓄電池充電的太陽能路由器。
發明內容
本發明的目的是提供一種在路由器外殼外表面安裝太陽能電池板供電蓄電池充電的便攜式太陽能路由器。
本發明的技術方案是:一種便攜式太陽能路由器,包括為路由器供電的蓄電池、蓄電池充電電路,CPU系統、3G模塊和WiFi模塊;還包括設置在路由器外殼外表面的太陽能電池、所述的蓄電池充電電路中包括利用太陽能電池為蓄電池充電的太陽能充電電路和充電管理電路;所述的太陽能充電電路與所述的太陽能電池相連,包括太陽能微小能量拾取電路,所述的太陽能微小能量拾取電路的輸入端與所述的太陽能電池相連,輸出端產生5V的直流電壓與所述的充電管理電路相連,所述的充電管理電路接收到5V直流電壓與所述的蓄電池相連為蓄電池充電。
進一步的,上述的便攜式太陽能路由器中:所述的太陽能微小能量拾取電路包括型號為BQ25504的升壓轉換器;
所述的升壓轉換器)的Vin_dc端接太陽能電池的輸出端,在Vin_dc端與太陽能電池的輸出端的連線與地之間設置有輸入電池C1;
在Vin_dc端與地之間還設置有串連的分壓電阻R1和分壓電阻R2;分壓電阻R1和分壓電阻R2之間接升壓轉換器的Voc_samp端;升壓轉換器的Vref_samp通過電容C3接地;
在升壓轉換器的Vin_dc端與Lbst端連接有升壓轉換電感;
在升壓轉換器的Vbat端接暫存鋰電池;
在升壓轉換器的5V輸出端通過輸出電容C2接地。
進一步的,上述的便攜式太陽能路由器中:所述的充電管理電路包括型號為BQ24166的充電管理芯片,所述的充電管理芯片的一個輸入端USB接所述的太陽能微小能量拾取電路的升壓轉換器的5V輸出端,其輸出端SW接降壓電感LB,降壓電感LB通過濾波電容C4接地,產生4.2V直流輸出;
所述的4.2V直流輸出接入充電管理芯片內,從BAT引腳輸出接為3G路由器供電的蓄電池。
進一步的,上述的便攜式太陽能路由器中:所述的充電管理芯片另一個輸入端IN接市電充電器的輸出。
進一步的,上述的便攜式太陽能路由器中:所述的4.2V直流輸出通過DC/DC轉換器產生3.3V、2.5V、1V與4.2V。
進一步的,上述的便攜式太陽能路由器中:所述的CPU系統型號為RTL8196D的SOC芯片和與其連接的DDR1、Flash。
進一步的,上述的便攜式太陽能路由器中:所述的WiFi模塊包括型號為RTL8188ER的WiFi芯片、內置的2.4G WiFi天線,所述的WiFi芯片通過PCIE接口與CPU系統連接。
進一步的,上述的便攜式太陽能路由器中:所述的3G 模塊包括型號為QSC6085的3G芯片與CPU系統通過USB總線相連,SIM卡由所述的3G模塊控制,3G天線內置。
本發明設計了一種新的3G 路由器,它可以實現自體太陽能充電和外部充電兩種充電方式。太陽能充電隨時隨地,不受室內、室外光線的影響;外部充電在有充電場所的地方可以實現設備的快速充電。
太陽能充電電路轉換效率高80%,啟動工作電壓低至310mW;啟動工作后,拾取太陽能量u瓦級仍能正常工作。
本發明設計的3G路由器具有高度集成化:將太陽能充電和3G 路由器集成于一體,單板PCB集成了太陽能充電電路、3G 和WiFi系統電路。體積只有手掌大小,做到輕便、便于攜帶。
 
下面結合具體實施例對本發明作較為詳細的描述。
附圖說明
圖1是本發明路由器整機示意圖。
圖2是本發明路由器系統電路功能框圖。
圖3是本發明路由器太陽能微小能量拾取電路原理圖。
圖4是本發明路由器太陽能電源充電管理電路原理圖。
圖5是本發明路由器主系統電路框圖。
具體實施方式
實施例1, 如圖1所示是本實施例的路由器整機示意圖。太陽能面板1鑲嵌在外殼體表面,整機對外提供SIM卡接口2、RJ45 以太網接口5、微型USB接口4另外在外殼上還設置有電源開關按鍵3。
本實施例中:
太陽能面板1 :進行光電轉換,給系統提供能量。
SIM卡接口2: 用戶插入SIM卡或UIM卡,通過3G WCDMA、CDMA2000、TD?SCDMA網絡高速上網。
RJ45以太網接口5: 提供有線接入網絡,通過軟件可配置成WAN口或LAN口。
USB接口4:電源接口,接一根USB轉接線,可實現筆記本或電源適配器對設備供電。
電源開關按鍵3  設備電源開關,切斷或開啟內部電池輸出供電給系統。開關不影響太陽能充電。
如圖2所示是本實施例的系統電路功能圖,該系統電路由三個模塊和控制開關組成。模塊1實現太陽能充電;模塊2實現外部電源和太陽能充電的電源管理;模塊3實現WiFi和3G系統功能。
本實施例中,模塊1主要由太陽能電池、升壓充電電路和儲存電能元件鋰電池構成。所設計太陽能電池面板大小為10cm*6cm,由4片電池單體串、并連而成。每個電池單體產生直流電壓約0.5V,電流20mA~25mA/cm2,整個太陽能電池可提供約60mW的功率能量。如圖1所示。
 所設計的升壓充電電路具有極低靜態電流和超過 80% 的高轉換效率,330mV冷啟動電壓使在低光強度下充電電路也能啟動工作。圖3是太陽能充電模塊主要電路。U1是升壓轉換器IC BQ25504。
Lbst是升壓轉換電感,C1、C2是輸入、輸出電容。U1 BQ25504具有最大功率點跟蹤MPPT技術,優化從太陽能收集的能量。通過設置電阻R1、R2的比值,可以設置最佳功率采集點。對太陽能電池,通過試驗測試最佳點為80%,即是設置參考電壓Vref是太陽能電池開路電壓Vocv的80%。電容C3是起保持Vref的作用,BQ25504每隔16s對取樣參考電壓Vref進行更新。
    U1 BQ25504 Pin腳Vbat連接儲能元件鋰電池,該鋰電磁是一種暫存能量的鋰電磁稱為暫存鋰電磁,腳Vstor輸出接負載。它們之間通過FET管連接。通過設置、監測欠壓和過壓值,可以實現保護鋰電池的過沖和過放。暫存鋰電池采用鋰聚合物材料,可以做到任意形狀和降低成本,容量為600mAH。
電源充電管理電路如圖4所示,它的目的是實現自體太陽能充電和外部電源充電兩種充電方式的智能管理。當不外接電源時,一直就是太陽能充電。當外接電源時,在太陽能充電儲能繼續的同時,外接電源也能給電池充電,同時還能直接給系統供電。如圖4所示,芯片U2 BQ24166有雙通道輸入,分別接太陽能模塊輸出和USB電源。太陽能模塊輸出電流限制在100mA內,USB電源電流限制在1A內。設置U2在同時有雙輸入電源時,優選用腳IN輸入。Lb是降壓電感,鋰離子電池輸出4.2V電壓,容量為1600mAH。
電源控制開關是軟開關,由兩個D觸發器組成的電路形成電源控制信號,實現電池對系統供電的切斷和開啟控制。
WiFi、3G功能系統:
為使系統更省電、更集成小型化,系統硬件選用轉換效率更高的電源IC、系統級SoC單芯片來完成。3G、WiFi功能系統主要電路框架如圖5所示。
充電電池通過控制開關給系統供電,4.2V經過DC/DC轉換器變成3.3V、2.5V和1V;同時4.2V直接給3G 模塊供電。
SoC芯片RTL8196D與Flash、DDR1組成一個小CPU系統,實現數據的管理、控制功能。RTL8188ER是WiFi芯片,它可以實現11b/g/n 最高150Mbps的速率;通過PCIE接口與CPU RTL8196D連接。2.4G WiFi天線內置。
RTL8196D內部集成百兆PHY功能,外接變壓器、RJ45可實現10M/100M有線傳輸速率。RTL8196D符合EEE標準,具有以太網喚醒功能,這使它有更低的功耗。
3G 模塊與RTL8196D的模塊接口是PCIE接口,實際走線是USB總線。切換不同制式的3G模塊可以使它在不同的3G網絡中使用,SIM卡由3G模塊控制。3G天線也是內置的。
本發明設計了一種新的3G 路由器,它有三個創新點:
它可以實現自體太陽能充電和外部充電兩種充電方式。太陽能充電隨時隨地,不受室內、室外光線的影響;外部充電在有充電場所的地方可以實現設備的快速充電。
太陽能充電電路轉換效率高達80%以上,啟動工作電壓低至310mW;啟動工作后,拾取太陽能電壓低至80mV 仍能正常工作。
將太陽能充電和3G 路由器集成于一體,集成了太陽能充電、3G、WiFi和有線以太網功能,體積只有手掌大小,也稱“口袋”太陽能3G路由器。
本實施例設計了一種新的便攜式3G路由器,它可以實現自體太陽能充電和外部充電兩種充電方式。太陽能充電隨時隨地,不受室內、室外光線的影響;外部充電在有充電場所的地方可以實現設備的快速充電。所設計的太陽能充電電路具有極高的轉換效率和弱光下的啟動工作能力。設計的便攜式3G路由器將太陽能充電和3G 路由器集成于一體,集成了太陽能充電、3G、WiFi和有線以太網功能,體積只有手掌大小,創造了一種新的產品形態。

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