專利名稱：智能循環(huán)間歇脈沖充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及對鉛酸蓄電池充電用的充電設(shè)備，尤其是用于電動車蓄電池的智能型充電器制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國專利文獻CN2385461Y公開了一種“電動車智能充電器”，主要由對市電輸入經(jīng)濾波、整流、變壓處理的電壓變換電路和以場效應(yīng)管組成的脈沖發(fā)生電路，以及含有電流取樣、電壓取樣電路的單片機控制電路組成。它由單片機控制的充電模式為1、多段定電流間歇充電；2、雙階恒電壓減電流充電；3、多種放電脈沖模式。它著重在于常規(guī)的恒流、恒壓充電模式，缺少對蓄電池進行檢測的“預(yù)充”過程以及充電后期的涓流充電過程，也沒有循環(huán)式的充電過程。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種智能循環(huán)間歇脈沖充電器，以循環(huán)充電模式更好地模擬最佳充電特性曲線，進一步提高充電質(zhì)量，該目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種智能循環(huán)間歇脈沖充電器，包括對市電進行濾波、整流、變壓的電壓變換電路；脈沖發(fā)生電路；含有電流、電壓取樣電路的單片機控制電路，其特征在于，所述電壓變換電路和脈沖發(fā)生電路由開關(guān)電源和Buck開關(guān)變換電路順次級聯(lián)組成。上述開關(guān)電源由濾波整流電路級聯(lián)脈沖變壓器T1初級，再經(jīng)主要由光電耦合器IS01(TLP521-1)組成的隔離反饋電路從脈沖變壓器T1次級取出信號送至集成塊U1(TOP227)，U1的輸出經(jīng)箝位電路送至脈沖變壓器T1初級；上述Buck開關(guān)變換電路由場效應(yīng)管Q5，肖特基二極管D7、D8、電感L3、電容C14、電解電容C15、電阻R9組成，其連接關(guān)系如下Q5的源極S接脈沖變壓器次級一輸出端，Q5漏極D接D8負極，D8正極接D7正極，D7負極和C15正極接脈沖變壓器次級另一輸出端，C15負極接L3一端和R9一端后接地，L3另一端接D7正極，C14一端接地，另一端接Q5源極S；所述單片機控制電路由單片機U5(MFC102A)，電流采樣電路，電壓采樣電路以及用作充電循環(huán)記憶的程序存貯器U6(93c46)組成；上述電流采樣電路從脈沖變壓器次級(III)取出信號經(jīng)放大后送入U5的3腳，電壓采樣電路從脈沖變壓器次級(III)取出信號經(jīng)放大后送入U5的4腳；上述U6的1、2、3、4腳分別接于U5的9、8、7、6腳；上述單片機U5的13腳送出的控制信號經(jīng)光電耦合器(6N136)，再經(jīng)放大后送至場效應(yīng)管Q5的柵極G；單片機U5的1腳經(jīng)電阻R28接Vcc，該1腳連接兩線插針JP3后接地，U5的2腳經(jīng)電阻R27后接Vcc，該2腳連接兩線插針JP2后接地。從上述技術(shù)方案可見，采用專用集成電路U1(TOP227)與脈沖變壓器T1組成一個典型的單端反激式變換器。由于從脈沖變壓器次級引出信號的隔離反饋電路以及U1的輸出脈沖經(jīng)箝位電路脈沖變壓器次級輸出穩(wěn)定的41V的直流電脈沖，最后再經(jīng)由場效應(yīng)管組成的Buck開關(guān)變換電路輸出穩(wěn)定的高質(zhì)量直流脈沖(≤24V，3A±0.3A)，該變換電路的輸出脈沖由單片機控制，整個充電過程模式設(shè)計為預(yù)充和恒流充電、恒壓充電、涓流充電三個階段，根據(jù)電流、電壓采樣電路輸入的蓄電池充電過程的動態(tài)參數(shù)，由單片機(含程序存貯器U6)數(shù)據(jù)處理后，調(diào)整充電脈沖幅度、周期、充電占空比等參數(shù)，并根據(jù)蓄電池充電次數(shù)進行多種循環(huán)方式選擇，本新型的顯著特點是循環(huán)控制、充電脈沖參數(shù)控制、充電曲線(三段式)控制。它能根據(jù)蓄電池的電特性狀況，更好的模擬最佳充電特性曲線，保證充電容量，減緩硫化，延長電池壽命。


圖1是本實用新型的電原理框圖；圖2是圖1所示開關(guān)電源的電原理框圖；圖3是本實用新型的一個實施例的電路原理圖。
圖1中，市電送入開關(guān)電源1，其輸出信號送入Buck開關(guān)變換電路2，電流采樣電路4和電壓采樣電路5均從電路2輸出端采集信號，并送至單片機6，程序存貯器7(貯存循環(huán)控制程序，從成本等因素考慮，采用外接EEPROM芯片)上單片機6之間設(shè)有數(shù)據(jù)交換通道，單片機對電流、電壓采樣電路來的充電過程的動態(tài)參數(shù)，進行數(shù)據(jù)處理，其信號送入電路2并對電路2(實質(zhì)上是充電脈沖變換電路)實行控制，以調(diào)整其輸出的充電脈沖參數(shù)或改變電流、電壓，最終實現(xiàn)循環(huán)控制、充電脈沖參數(shù)控制、充電曲線(三段式)控制等設(shè)計要求。此外，為防止蓄電池反接短路等因素，電路2后級聯(lián)有輸出輔助電路3；單片機的輸出信號送至面板顯示電路8，電路8動態(tài)顯示反映充電過程狀況。圖2示出圖1中開關(guān)電源由濾波整流電路la級聯(lián)脈沖變壓器T1初級I，主要由光電耦合器IS01(TLP521-1，見圖3)組成的隔離反饋電路1b從脈沖變壓器T1次級III取出信號送至集成塊U1(TOP227，見圖1)，U1的輸出經(jīng)箝位電路1c送至脈沖變壓器T1初級I。圖3中，A部分為開關(guān)電源，B部分為充電電路，C部分為輸出輔助電路。A部分中市電經(jīng)插頭J1、J2進入，首先經(jīng)濾波整流電路(由L1、C1、C2、CY、BR1組成)，其輸出級聯(lián)脈沖變壓器T1初級I，該輸出同時受U1(PWM開關(guān))控制電阻R3、R4，穩(wěn)壓二極管D4，光電耦合器ISO1組成隔離反饋電路1b，該電路1b從T1次級III取出信號送至集成塊U1的1腳，U1的3腳連接T1的初級I一端和二極管D1正極；D1、電阻R1、電容C4組成箝位電路R1一端和C4一端接T1初級一端，R1另一端和C4另一端接D1負極，D1正極接U1的3腳和T1初級I的另一端。T1的繞組II為輔助繞組，由D2整流，R2、C5濾波為U1提供約15V的工作電壓。穩(wěn)壓管D3限制C5上的電壓不超過41V。T1的繞組IV為輔助輸出次級，它與三端穩(wěn)壓器U2(LM7805)組成單片機工作電壓電路由U2、二極管D10，電解電容C16-18，電感器L4組成；其連接關(guān)系如下線圈IV的結(jié)點14接D10正極，D10負極和C16正極均接于L4一端，L4另一端和C17正極均接于U2的1腳，U2的2腳、C16負極、C17負極以及線圈IV結(jié)點12均接地，C18正極接U2的3腳，負極接U2的2腳。經(jīng)D10整流，C16、L4、C17濾波產(chǎn)生12V直流電供風(fēng)扇和開關(guān)電源控制電路使用。B部分中Buck開關(guān)變換電路由場效應(yīng)管Q5，肖特基二極管D7、D8，電感器L3、電容C14、電解電容C15，電阻R9組成，連接關(guān)系如下Q5的源極S接T1次級III的VN端，Q5漏極D接D8負極，D8正極接D7正極，D7負極和C15正極接于T1次級III的VP端，C15負極接L3一端和R9一端后接地，L3另一端接D7正極，C14一端接地，另一端接Q5源極S；單片機控制電路由單片機U5(MFC102A)，電流采樣電路，電壓采樣電路以及用作充電循環(huán)記憶的程序存貯器U6(93C46)組成。電流采樣電路由R11、R17-20、C23-24、U4B組成，R11是采樣電阻，R17-19，C23，U4B為反相放大器，R20、C24用于減少脈沖干擾。電壓采樣電路由R13-16，C21-22，U4A組成，R13、R14為分壓電阻，C21用于減少紋波，U4A、R15組成電壓跟隨器，用于阻抗變換，R16、C22用于減少脈沖干擾。電流采樣電路從T1次級III取出信號，經(jīng)放大后送入U5的3腳；電壓采樣電路從T1次級III取出信號，經(jīng)放大后送入U5的4腳；U5的13腳(PWM信號輸出端，高有效)送出的控制信號經(jīng)光電耦合器IS02(6N136)，再經(jīng)放大后送至場效應(yīng)管Q5的柵極G(IS02、R6-8、Q2-4組成隔離驅(qū)動器，用于給Q5提供驅(qū)動信號；R5、D6、C12、Q1、C13為隔離驅(qū)動器提供14V電源；R29-31、Q7用于為IS02提供驅(qū)動電流)。單片機U5的1腳(S3端)經(jīng)電阻R28接Vcc，該1腳連接兩線插針JP3后接地，U5的2腳(S2端)經(jīng)電阻R27后接Vcc，該2腳連接兩線插針JP2后接地。U5的20腳經(jīng)電阻R26后接Vcc，該20腳連接兩線插針JP1后接地。U5的1、2腳為功能選擇端，用于選擇充電器的循環(huán)周期，U5的20腳(S1端)為功能選擇端，工作時接高電平；低電平為工廠測試狀態(tài)。
附表 助能選擇表

(循環(huán)方式由跳線調(diào)整；其中方式A、B分別為具有不同參數(shù)的兩種脈沖形式)充電過程由預(yù)充和恒流充電、恒壓充電、涓流(＜0.3A)充電三個階段組成。其中預(yù)充(＜0.2A)時間為3分鐘；恒流充電時間由電池容量和放電深度決定；恒壓充電時間有固定的200分鐘和150分鐘兩種(間歇方式充電只有150分鐘一種)。充電時直流輸出為24V(隨充電過程變化)，3A±0.3A。面板顯示電路由紅、黃、綠發(fā)光二極管LD1、LD2、LD3，電阻R34-38，三極管Q8、Q9組成，連接關(guān)系如下LD3正極接Vcc，負極串接R36后接地，LXD2正極接Vcc，負極串接R37后接于Q8集電極，Q8發(fā)射極接地，Q8基極串聯(lián)R34后接U5的10腳；LD1正極接Vcc，負極串接R38后接于Q9集電極，Q9的發(fā)射極接地，基極串聯(lián)R35后接于U5的11腳。LD1為紅色電源指示燈，LD2為黃色充電指示燈，LD3為綠色充電結(jié)束指示燈滅(若上述指示燈閃爍，說明充電器工作異常)。級聯(lián)在Buke開關(guān)變換電路后的輸出輔助電路3，由場效應(yīng)管Q6、Q10，穩(wěn)壓二極管D9，二極管D11電阻R12，電解電容C31組成，其連接關(guān)系如下D11負極、R12一端接于脈沖變壓器次級III的一端，D11正極，R12另一端，C31正極，D9負極以及Q6和Q10的柵極G均相接，C31負極，D9正極，Q6和Q10的源極S接于一點，Q10的漏極接脈沖變壓器次級III的另一端，Q6的漏極作為一個輸出端。電路3主要是防止蓄電池反接短路和防止蓄電池給C15充電造成火花放電。程序存貯器U6(93c46)為外接EEPROM芯片，U6的1、2、3、4腳分別接于U5的9、8、7、6腳。以U3(TL431)為主的元件組成參考電源接于U5的15腳。與現(xiàn)有電動車用充電器相比，本新型具有如下特征和優(yōu)點1、充電曲線(三段式)控制，除常規(guī)的恒流、恒壓、涓流充電模式外還有對電池進行檢測的“預(yù)充”過程。充電過程是間歇式脈沖充電，其脈沖幅度、周期、充電占空比等參數(shù)，隨電池充電次數(shù)的不同而變化，且某個充電次數(shù)后進行循環(huán)；2、充電過程控制精度高；3、完善的多種保護，既使充電器被保護而不致?lián)p壞，又保護電池不致過充或欠充，減緩硫化，延長電池壽命。
權(quán)利要求1.一種智能循環(huán)間歇脈沖充電器，包括對市電進行濾波、整流、變壓的電壓變換電路；脈沖發(fā)生電路；含有電流、電壓取樣電路的單片機控制電路，其特征在于，所述電壓變換電路和脈沖發(fā)生電路由開關(guān)電源(1)和Buck開關(guān)變換電路(2)順次級聯(lián)組成；上述開關(guān)電源(1)由濾波整流電路(1a)級聯(lián)脈沖變壓器T1初級(I)，再經(jīng)主要由光電耦合器IS01(TLP521-1)組成的隔離反饋電路(1b)從脈沖變壓器T1次級(III)取出信號送至集成塊U1(TOP227)，U1的輸出經(jīng)箝位電路(1C)送至脈沖變壓器T1初級(I)；上述Buck開關(guān)變換電路(2)由場效應(yīng)管Q5，肖特基二極管D7、D8、電感L3、電容C14、電解電容C15、電阻R9組成，其連接關(guān)系如下Q5的源極S接脈沖變壓器次級(III)一輸出端VN，Q5漏極D接D8負極，D8正極接D7正極，D7負極和C15正極接脈沖變壓器次級另一輸出端VP，C15負極接L3一端和R9一端后接地，L3另一端接D7正極，C14一端接地，另一端接Q5源極S；所述單片機控制電路由單片機U5(MFC102A)，電流采樣電路(4)，電壓采樣電路(5)以及用作充電循環(huán)記憶的程序存貯器U6(93c46)組成；上述電流采樣電路(4)從脈沖變壓器次級(III)取出信號經(jīng)放大后送入U5的3腳，電壓采樣電路(5)從脈沖變壓器次級(III)取出信號經(jīng)放大后送入U5的4腳；上述U6的1、2、3、4腳分別接于U5的9、8、7、6腳；上述單片機U5的13腳送出的控制信號經(jīng)光電耦合器(6N136)，再經(jīng)放大后送至場效應(yīng)管Q5的柵極G；單片機U5的1腳經(jīng)電阻R28接Vcc，該1腳連接兩線插針JP3后接地，U5的2腳經(jīng)電阻R27后接Vcc，該2腳連接兩線插針JP2后接地。
2.如權(quán)利要求1所述的充電器，其特征在于，所述箝位電路(1C)由二極管D1、電阻R1、電容C4組成；R1一端和C4一端接于脈沖變壓器初級(I)一端，R1另一端和C4另一端接D1負極，D1正極和所述集成塊U1的3腳接于脈沖變壓器初級(I)另一端。
3.如權(quán)利要求2所述的充電器，其特征在于，還包括面板顯示電路(8)，所述單片機U5的輸出送至面板顯示電路(8)。
4.如權(quán)利要求3所述的充電器，其特征在于，所述面板顯示電路(8)由紅、黃、綠發(fā)光二極管LD1、LD2、LD3，電阻R34-38，三極管Q8、Q9組成；其連接關(guān)系如下LD3正極接Vcc，負極串接R36后接地，LD2正極接Vcc，負極串接R37后接于Q8集電極，Q8發(fā)射極接地，Q8基極串聯(lián)R34后接U5的10腳；LD1正極接Vcc，負極串聯(lián)R38后接于Q9集電極，Q9的發(fā)射極接地，基極串聯(lián)R35后接于U5的11腳。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的充電器，其特征在于，還包括級聯(lián)在Buck開關(guān)變換電路(2)后的輸出輔助電路(3)，它由場效應(yīng)管Q6、Q10，穩(wěn)壓二極管Q9、二極管D11，電阻R12，電解電容C31組成，其連接關(guān)系如下D11負極、R12一端接于脈沖變壓器次級(III)的一端，D11正極、R12另一端、C31正極、D9負極以及Q6和Q10的柵極G均相接，C31負極、D9正極、Q6和Q10的源極S接于一點，Q10的漏極接脈沖變壓器次級(III)的另一端，Q6的漏極作為一個輸出端。
6.如權(quán)利要求5所述的充電器，其特征在于，所述脈沖變壓器T1上還設(shè)置有一輔助次級線圈(IV)，該線圈與三端穩(wěn)壓器U2(LM7805)組成單片機工作電壓電路，該電路由U2、二極管D10、電解電容C16、C17、C18、電感器L4組成；其連接關(guān)系如下線圈(IV)結(jié)點14接D10正極，D10負極和C16正極均接于L4一端，L4另一端和C17正極均接于U2的1腳，U2的2腳、C16負極、C17負極以及線圈(IV)結(jié)點12均接地，C18的正極接U2的3腳，負極接U2的2腳。
專利摘要一種智能循環(huán)間歇脈沖充電器,包括開關(guān)電源;由場效應(yīng)管Q
文檔編號H02J7/00GK2497467SQ01247648
公開日2002年6月26日 申請日期2001年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月18日
發(fā)明者李家彥 申請人:成都華神電子有限責(zé)任公司