專利名稱：雙超級電容發光筆電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子筆的電路，尤其是一種用于電子白板的發光筆的雙超級電容發光筆電路。
背景技術：
在基于圖像處理的電子白板系統中，用到發光筆。這種發光筆一般進行紅外光發射來指示位置。在這種筆中必須有電源供應。現有產品一般采用一次性電池或可充電電池作為電源，有以下缺點:1.普通電池或充電電池在生產過程中和廢棄后有嚴重的環境污染；2.普通電池作為耗材使用費用較高，為了便于電池更換筆的結構較復雜；3.電池存在運輸和存儲的安全隱患；4.充電電池的使用壽命較短，在使用的后期容量迅速下降。在專利號ZL201020629312.6，名稱為“采用超級電容器的電子筆”中國發明專利中提供了一種不采用化學電池而采用超級電容器作為電源的電子筆技術方案，這種電子筆具有無污染，可以超快速充電，壽命極長，重量輕的優點。但在其技術方案的應用中也有一些問題需要解決。闡述如下:一般充電電源利用計算機USB接口的5V電源，而目前普通超級電容的額定電壓在2.7V。這樣如果采用兩個超級電容串聯后充電，則每個電容的分壓為2.5V，無法充分利用其容量，且串聯方式極易出現兩電容電壓不平衡造成過壓損害；而如果用并聯或單個超級電容充電作為唯一的供電電源，則也有問題，就是雖然發光管的正向導通電壓較低，但光筆中的控制電路一般需要2V以上的工作電壓，這樣超級電容的放電區間僅為2.7V-2V=0.7V，同樣不能充分利用超級電容的容量，放電時間過短。目前已有的產品設計中以增加超級電容容量的辦法來延長放電時間,但這增大了產品體積，同時成本也相應增大,這對于發光筆產品是很大的弊端。

發明內容
本發明的目的是提供一種在超級電容總容量和總體積基本不變的前提下，大幅度延長放電時間的電路方案。為達到上述目的，本發明的雙超級電容發光筆電路，包括充電電路1、控制電路2、發光驅動電路3、主超級電容5，所述充電電路I連到主超級電容5并可為其充電；另外還包括副超級電容4，所述充電電路I也連到所述副超級電容4并為其充電，所述主超級電容5連到所述發光驅動電路3為其獨立供電，所述副超級電容連4到所述控制電路2為其獨立供電，所述主超級電容5的容量遠遠大于所述副超級電容4。充電時，主、副超級電容都得到充電；工作時，發光驅動電路由主超級電容供電，而控制電路由副超級電容供電。發光筆中一般采用正向導通電壓較低的LED，特別是紅外發射管，其正向導通電壓低于1.3V，而工作電流較大，約為50mA。而控制電路一般采用MCU等邏輯電路，電耗較低，一般小于1mA，但工作電壓在2V或更高。采用本使用新型的電路方案，主超級電容在電壓降到1.5V左右仍然可以很好地為發光驅動電路供電3，從而放電區間增加到1.2V左右；而副超級電容雖然容量較低，且放電區間小于0.7V(2.7V-2.0V)，但由于控制電路2耗電小，因此仍然能夠維持更長的放電時間，所以筆的總體放電工作時間僅取決于 主超級電容。據此，相比于僅有一組超級電容的方式，本發明的放電時間可以延長約70%。


圖1是本發明的雙超級電容發光筆電路結構示意圖2是本發明的一個實施例的具體電路原理圖中:充電電路I，控制電路2，發光驅動電路3，副超級電容4，主超級電容5，發光 二極管6，副隔離二極管7，主隔離二極管8，充電限流電阻9，充電穩壓塊10。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
圖1給出了本發明的雙超級電容發光筆電路的電路結構圖，充電電源輸入端 Power連到充電電路1，充電電路I連到副超級電容4和主超級電容5并可同時為其充電； 控制電路2的電源端連到副超級電容4，從而可以獨立工作，它接受來自筆上的控制信號， 并發送信號到發光驅動電路3使其驅動發光二極管6 ;發光驅動電路3的電源端連到主超 級電容5從而獲得獨立供電。
圖2是本發明的一個實施例的具體電路原理圖。本實施例是一種筆頭內有850nm 紅外發光管的發光筆，它通過筆外殼上一個MiniUSB插座可以連到USB 口進行充電，所以充 電電壓約5V。其中充電電路I由一個充電限流電阻9，一個充電穩壓塊10，以及副隔離二極 管7和主隔離二極管8構成；充電限流電阻9是一個10歐母/2W水泥電阻，它可以確保充 電電流不會超過USB接口的極限電流500mA。主超級電容5采用兩個20法拉/2.7V的超級 電容相并聯得到40法拉的容量，副超級電容4則是3法拉/2.7V的小型超級電容，兩個超級 電容實際可以承受2.85V電壓而不損壞。充電穩壓塊10是一個3V輸出的穩壓塊，其輸出 通過兩個肖特基二極管7和8對主超級電容5和副超級電容4進行充電。由于主隔離二極 管8和副隔離二極管7壓降的存在，實際測量長時間充電后兩個超級電容上的最高電壓不 超過2.8V，因此是高效和安全的。由于兩個隔離二極管的存在，當充電結束后兩個超級電容 的放電過程完全獨立，且不會發生回流漏電。控制電路2是由PIC12F629 MCU構成，其輸出 連接到由電阻和三極管構成的發光驅動電路3，控制電路2的工作電流小于1mA，PIC12F629 的最低工作電壓為1.9V，因此充電后副超級電容的連續放電時間大于1500秒鐘。主充電電 容獨立對發光驅動電路供電，在本實施例中，紅外發光二極管的正向導通電壓約1.2V，因此 可以假設1.5V供電可以良好工作，紅外發光管的工作電流設定為40mA，這樣其每次連續放 電時間約為1200秒。在本實施例中，為控制電路2供電的副超級電容4的放電時間遠長于 為發光驅動電路3供電的主超級電容5的放電時間，這樣還可以在發光驅動電路3無法得 到充足供電時，控制電路2對其進行控制，如控制其停止工作防止出現誤動作。還可以實現 充電監控、充電指示等工作。本實施例在40法拉的主超級電容的基礎上，僅增加了體積很 小且廉價的3法拉的副超級電容，就增加了 70%的放電時間，其有益效果是顯著的。
本實施例中，充電電路I采用充電限流電阻與充電穩壓塊的組合及順序是根據以 下原理確定的:首先，充電穩壓快10的存在確保了超級電容4、5上不會發生過電壓，充電限 流電阻9的作用是防止出現電流過大而損壞USB接口或穩壓快10，也防止穩壓快10進入過流保護狀態；充電限流電子9如果連接在穩壓快10之后也能起到上述作用，但這樣在超級電容接近充滿時，充電電流趨近于0，導致充電時間較長，因此本實施例將充電限流電阻連接在充電穩壓快10之前。雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但它們及其附圖并不是用來限定本發明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明之精神和范圍內，自當可作各種變化或潤飾，同樣在本發明的保護范圍之內。因此本發明的保護范圍應當以本申請的權利要求保護范圍所界定的為準。
權利要求
1.一種雙超級電容發光筆電路，包括充電電路(I)，控制電路(2)、發光驅動電路(3)、 主超級電容(5)，所述充電電路(I)連到主超級電容(5)并可為其充電，其特征在于:還包括副超級電容(4)，所述充電電路(I)也連到所述副超級電容(4)并可為其充電，所述主超級電容(5)連到所述發光驅動電路(3)為其供電，所述副超級電容連(4)到所述控制電路(2)為其供電，所述主超級電容(5)的容量遠遠大于所述副超級電容(4)。
2.根據權利要求1所述的一種雙超級電容發光筆電路，其特征在于:所述充電電路(I) 由充電限流電阻(9)、充電穩壓塊(10)，以及主隔離二極管⑶和副隔離二極管(7)構成， 電源輸入連接到所述充電限流電阻(9)，再連接到所述充電穩壓塊(10)的輸入端，充電穩壓塊(10)的輸出連到主隔離二極管(8)和副隔離二極管(7)，然后分別連到主充電電容(5)和副充電電容(4)。
3.根據權利要求1所述的一種雙超級電容發光筆電路，其特征在于:所述的主超級電容(5)其容量大于10法拉，所述的副超級電容(4)其容量小于主超級電容的1/10。
全文摘要
本發明提供了一種無電池充電的電子白板發光筆的電路，其采用雙超級電容的方案，在電容總容量基本不變的情況下，大幅度延長了放電時間，提高了電容利用率。包括充電電路、控制電路、發光驅動電路、主超級電容，引入了副超級電容，充電電路也連到副超級電容并可為其充電，主超級電容為發光驅動電路獨立供電，副超級電容連為控制電路獨立供電，所述主超級電容的容量遠遠大于所述副超級電容的容量。其有益效果是，在增加了很小的副超級電容后，一次充電后發光筆的工作時間可以延長約70％。
文檔編號G06F3/0354GK103218063SQ20121001700
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者鮑煒 申請人:南京方瑞科技有限公司