一種智能鎳氫電池充電器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種智能鎳氫電池充電器，包括輸入整流電路、整流濾波輸出電路和電源模塊；其結(jié)構(gòu)特點是：還包括DC/DC變換電路、整流濾波輸出電路、采樣電路、A/D電路、CPU控制電路、D/A電路、PWM產(chǎn)生電路、MOS管驅(qū)動電路、溫度傳感器；溫度傳感器實時檢測電池的溫度，采樣電路實時檢測充電電壓和充電電流；采樣的信號經(jīng)CPU控制電路處理后通過D/A電路控制PWM產(chǎn)生電路是否產(chǎn)生或產(chǎn)生恰當(dāng)占空比的PWM波，PWM波再經(jīng)過MOS管驅(qū)動電路最終控制DC/DC變換電路實現(xiàn)對鎳氫電池的充電及管理。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、成本較低，充電效率高，抗干擾能力強，能實現(xiàn)過溫、過壓及過流保護，實用性強。
【專利說明】一種智能鎳氫電池充電器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電池充電器領(lǐng)域，具體涉及一種智能鎳氫電池充電器。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎳氫電池是繼鎳鎘電池之后的新一代高能二次電池，具有使用壽命長，無污染的 特點，是二次電池重要的發(fā)展方向之一。目前鎳氫電池正在向高能量和高功率型方向發(fā)展； 鎳氫電池作為動力在汽車和電動工具方面得到廣泛的應(yīng)用。鎳氫電池在使用周期中，當(dāng)電 量耗盡時，需要進(jìn)行充電。鎳氫電池在充電過程中，其充電效率受到溫度影響，研究認(rèn)為其 在10° C至30° C溫度下進(jìn)行充電，充電效率最高。鎳氫電池在低于0° C溫度下充電時， 電池內(nèi)的氣體吸收反應(yīng)將不正常，導(dǎo)致電池內(nèi)壓升高，促使電池排氣閥啟動釋放出堿性氣 體，最終致使電池性能不斷下降；而在高于40° C溫度下充電時，電池充電效率將下降，電 池充電不完全，縮短電池工作時間，而且會導(dǎo)致電池漏堿。目前，市面上的鎳氫電池充電器， 通常在技術(shù)上未考慮溫度對充電效率的影響因素，帶來的問題是：要么耗能，要么電池的充 電器使用壽命縮短。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、成本 較低、使用時能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動修正充電量且具有過流、過壓保護功能的智能鎳氫電 池充電器。
[0004] 本實用新型的技術(shù)方案是：本實用新型的智能鎳氫電池充電器，包括輸入整流電 路、整流濾波輸出電路和電源模塊；上述的輸入整流電路設(shè)有交流電源輸入端和直流電源 輸出端；整流濾波輸出電路設(shè)有電源輸入端、第一電源輸出端和第二電源輸出端；電源模 塊設(shè)有電源輸入端、第一電源輸出端和第二電源輸出端；其結(jié)構(gòu)特點是：還包括DC/DC變換 電路、整流濾波輸出電路、采樣電路、A/D電路、CPU控制電路、D/A電路、PWM產(chǎn)生電路、M0S 管驅(qū)動電路和溫度傳感器；
[0005] 上述的DC/DC變換電路設(shè)有電源輸入端、電源輸出端和控制信號輸入端；米樣電 路設(shè)有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端；A/D電路設(shè)有電壓米樣信號輸 入端、電流采樣信號輸入端、信號輸出端和電源端；CPU控制電路設(shè)有采樣信號輸入端、溫 度信號輸入端、控制信號輸出端和電源端；D/A電路、PWM產(chǎn)生電路和M0S管驅(qū)動電路分別設(shè) 有信號輸入端、信號輸出端和電源端；溫度傳感器設(shè)有信號輸出端和電源端；
[0006] DC/DC變換電路的電源輸入端與輸入整流電路的直流電源輸出端電連接；DC/DC 變換電路的控制信號輸入端與M0S管驅(qū)動電路的信號輸出端電連接；整流濾波輸出電路的 電源輸入端與DC/DC變換電路的電源輸出端電連接；米樣電路的第一輸入端和第二輸入端 分別與整流濾波輸出電路的第一電源輸出端和第二電源輸出端對應(yīng)電連接；A/D電路的電 壓采樣信號輸入端和電流采樣信號輸入端分別與采樣電路的第一輸出端和第二輸出端對 應(yīng)電連接；CPU控制電路的采樣信號輸入端與A/D電路的信號輸出端電連接；CPU控制電 路的溫度信號輸入端與溫度傳感器的信號輸出端電連接；D/A電路的信號輸入端與CPU控 制電路的控制信號輸出端電連接；PWM產(chǎn)生電路的信號輸入端與D/A電路的信號輸出端電 連接；MOS管驅(qū)動電路的信號輸入端與PWM產(chǎn)生電路的信號輸出端電連接；A/D電路的電源 端、CPU控制電路的電源端、D/A電路的電源端、PWM產(chǎn)生電路的電源端以及溫度傳感器的電 源端均與電源模塊的第一電源輸出端電連接；MOS管驅(qū)動電路的電源端與電源模塊的第二 電源輸出端電連接；
[0007] 使用時，輸入整流電路的交流電源輸入端和電源模塊的電源輸入端外接220V交 流市電；整流濾波輸出電路的第一電源輸出端和米樣電路的第二輸出端與待充電的鎳氫電 池電連接；溫度傳感器設(shè)置在待充電的鎳氫電池上。
[0008] 進(jìn)一步的方案是：上述的采樣電路包括電阻R6、電阻R7和電阻R8 ;電阻R6的一端 即為上述的采樣電路的第一輸入端；電阻R的一端和電阻的一端因共線而形成一個公共接 點，該公共接點即為上述的采樣電路的第二輸入端；電阻R6的另一端與電阻R7的另一端因 共線而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的采樣電路的第一輸出端；電阻R8的另一 端即為上述的采樣電路的第二輸出端；
[0009] A/D電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1和接地電容C9 ;模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1為 TLC2543型號的芯片，其具有1至20號引腳；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的2號腳即為上述的A/ D電路的電壓采樣信號輸入端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的1號腳即為上述的A/D電路的電流 采樣信號輸入端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的15號、16號、17號以及18號腳共同構(gòu)成上述的 A/D電路的信號輸出端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的14號、20號腳以及接地電容C9的一端共 同構(gòu)成上述的A/D電路的電源端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的10號、13號腳以及接地電容C9 的另一端接地。
[0010] 進(jìn)一步的方案是：上述的CPU控制電路包括單片機U3、晶振Y、電容C17、電容C18、 電容C19、電容C20、電阻R16、電阻R17、復(fù)位開關(guān)K、紅色發(fā)光二極管D1和綠色發(fā)光二極管 D2 ;單片機U3為STC89C52型號的CPU，其具有1至40號引腳；
[0011] 單片機U3的1號腳即為上述的CPU控制電路的溫度信號輸入端；單片機U3的2 號至4號腳共同構(gòu)成上述的CPU控制電路的控制信號輸出端；單片機U3的22號至26號腳 共同構(gòu)成上述的CPU控制電路的米樣信號輸入端；單片機U3的31號腳、電阻R17的一端和 電容C20的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的CPU控制電路的電源 端；電阻R17的另一端與復(fù)位開關(guān)K的一端電連接；復(fù)位開關(guān)K的另一端、電容C20的另一 端、電阻R16的一端以及單片機U3的9號腳共線；電容C19的一端、晶振Y的一端以及單片 機U3的18號腳共線；電容C18的一端、晶振Y的另一端以及單片機U3的19號腳共線；單 片機U3的40號腳與電容C17的一端電連接；單片機U3的27號腳與紅色發(fā)光二極管D1的 正極電連接；單片機U3的28號腳與綠色發(fā)光二極管D2的正極電連接；電容C17的另一端、 電容C18的另一端、電容C19的另一端、電阻R16的另一端、單片機U3的20號腳、紅色發(fā)光 二極管D1的負(fù)極以及綠色發(fā)光二極管D2的負(fù)極接地。
[0012] 進(jìn)一步的方案是：上述的D/A電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4和接地電容C21 ;數(shù) 模轉(zhuǎn)換集成芯片U4為MAX539型號的芯片，其具有1至8號引腳；數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4的 1至3號腳共同構(gòu)成上述的D/A電路的信號輸入端；數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4的7號腳即為上 述的D/A電路的信號輸出端；數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4的8號腳與接地電容C21的一端因共線 而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的D/A電路的電源端；數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4的 5號腳與接地電容C21的另一端接地；
[0013] PWM產(chǎn)生電路包括脈寬調(diào)制電路集成芯片U5、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電解電 容C10、電解電容C12和電解電容C13 ;脈寬調(diào)制電路集成芯片U5為TL494型號的芯片，其 具有1至16號引腳；脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的8號腳、11號腳和12號腳共同構(gòu)成上述 的PWM產(chǎn)生電路的電源端；脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的9號腳和10號腳共同構(gòu)成上述的 PWM產(chǎn)生電路的信號輸出端；脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的3號腳和電阻R9的一端因共線 而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的PWM產(chǎn)生電路的信號輸入端；脈寬調(diào)制電路 集成芯片U5的14號腳、15號腳、電解電容C10的負(fù)極以及電解電容C12的正極共線；脈寬 調(diào)制電路集成芯片U5的4號腳、電解電容C12的負(fù)極和電阻R10的一端共線；脈寬調(diào)制電 路集成芯片U5的5號腳與電解電容C13的正極電連接；脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的6號 腳與電阻R11的一端電連接；電解電容C10的正極、脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的13號、16 號、1號、2號和7號腳、電阻R9的另一端、電阻R10的另一端、電解電容C13的負(fù)極以及電 阻R11的另一端均接地。
[0014] 進(jìn)一步的方案是：上述的M0S管驅(qū)動電路包括電阻R12、電阻R13、電阻R14、三極 管Q2、三極管Q3、隔離變壓器T2、三極管Q4、三極管Q5、二極管D7、二極管D8、電容C16、電 解電容C14和電解電容C15 ;
[0015] 電阻R12的一端與電阻R13的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為 上述的M0S管驅(qū)動電路的信號輸入端；三極管Q4的射極與三極管Q5的集電極因共線而形 成一個公共接點，該公共接點即為上述的M0S管驅(qū)動電路的信號輸出端；三極管Q2的集電 極即為上述的M0S管驅(qū)動電路的電源端；三極管Q2的基極、三極管Q3的基極和電阻R12的 另一端共線；三極管Q2的射極、三極管Q3集電極和電解電容C14的正極共線；電解電容C14 的負(fù)極與隔離變壓器T2的原邊的一個接線端電連接；隔離變壓器T2的原邊的另一個接線 端、三極管Q3的射極以及電阻R13的另一端接地；隔離變壓器T2的副邊的一個接線端與電 解電容C15的正極電連接；電解電容C15的負(fù)極、二極管D7的正極、二極管D8的負(fù)極、電阻 R14的一端、三極管Q4的基極以及三極管Q5的基極共線；三極管Q4的集電極、二極管D7的 負(fù)極以及電容C16的一端共線；三極管Q5的射極、電阻R14的另一端、二極管D8的正極、電 容C16的另一端以及隔離變壓器T2的副邊的另一個接線端共線。
[0016] 進(jìn)一步的方案是：上述的DC/DC變換電路包括開關(guān)變壓器T1、開關(guān)M0S管Q1、穩(wěn)壓 二極管D9、快恢復(fù)整流二極管D6、電阻R2、電阻R3、電解電容C4、電解電容C6、電阻R5、電解 電容C5、電阻R4、電解電容C7、電解電容C8、電感L2和電阻R15 ;
[0017] 電阻R2的一端、電阻R3的一端、電解電容C4的正極以及開關(guān)變壓器T1的原邊的 一個接線端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的DC/DC變換電路的電源輸 入端；電阻R2的另一端、電阻R3的另一端、電解電容C4的負(fù)極以及二極管D5的負(fù)極共線； 二極管D5的正極、開關(guān)變壓器T1的原邊的另一個接線端以及開關(guān)M0S管Q1的漏極共線； 開關(guān)M0S管Q1的柵極、穩(wěn)壓二極管D9的負(fù)極以及電阻R15的一端共線；電阻R15的另一端 即為上述的DC/DC變換電路的控制信號輸入端；開關(guān)M0S管Q1的源極以及穩(wěn)壓二極管D9 的正極接地；開關(guān)變壓器T1的副邊的一個接線端、電阻R4的一端、電解電容C7的負(fù)極以及 電解電容C8的負(fù)極因共線而形成一個公共接點；電感L2的一端和電解電容C8的正極因共 線而形成一個公共接點，該2個公共接點共同構(gòu)成上述的DC/DC變換電路的電源輸出端；開 關(guān)變壓器T1的副邊的另一個接線端、快恢復(fù)整流二極管D6的正極以及電解電容C6的正極 共線；電解電容C6的負(fù)極與電阻R5的一端電連接；電阻R5的另一端、快恢復(fù)整流二極管 D6的負(fù)極、電解電容C5的正極、電解電容C7的正極以及電感L2的另一端共線；電解電容 C5的負(fù)極與電阻R4的另一端電連接。
[0018] 進(jìn)一步的方案還有：上述的溫度傳感器包括數(shù)字式溫度傳感器芯片U2和電阻 R20 ;數(shù)字式溫度傳感器芯片U2為DS18B20型號的芯片，其具有1至3號引腳；數(shù)字式溫度 傳感器芯片U2的3號腳與電阻R20的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為上 述的溫度傳感器的電源端；數(shù)字式溫度傳感器芯片U2的2號腳與電阻R20的另一端因共線 而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的溫度傳感器的信號輸出端；數(shù)字式溫度傳感 器芯片U2的1號腳接地。
[0019] 本實用新型具有積極的效果：（1)本實用新型的智能鎳氫電池充電器，結(jié)構(gòu)簡單、 體積較小、成本較低，使用方便、易于推廣。（2)本實用新型的智能鎳氫電池充電器，使用時 能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)整充電電壓和修正充電量，充電效率高，節(jié)約電能。（3)本實用新 型的智能鎳氫電池充電器，使用時，能夠有效實現(xiàn)過溫、過壓及過流保護，有效延長充電器 的使用壽命，實用性強。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0021] 圖2為圖1中的采樣電路和A/D電路的電原理圖，圖中還示意性地畫出了使用時 采樣電路與需沖電的鎳氫電池的電連接關(guān)系；
[0022] 圖3為圖1中的溫度傳感器的電原理圖；
[0023] 圖4為圖1中的CPU控制電路的電原理圖；
[0024] 圖5為圖1中的D/A電路的電原理圖；
[0025] 圖6為圖1中的的PWM產(chǎn)生電路的電原理圖；
[0026] 圖7為圖1中的M0S管驅(qū)動電路的原理圖；
[0027] 圖8為圖1中的DC/DC變換電路的電原理圖。
[0028] 上述附圖中的附圖標(biāo)記如下：
[0029] 輸入整流電路1，DC/DC變換電路2,整流濾波輸出電路3,采樣電路4, A/D電路5，
[0030] CPU控制電路6，D/A電路7，PWM產(chǎn)生電路8，M0S管驅(qū)動電路9,溫度傳感器10,電 源模塊11。

【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0032] (實施例1)
[0033] 見圖1，本實施例的智能鎳氫電池充電器，主要由輸入整流電路1、DC/DC變換電路 2、整流濾波輸出電路3、采樣電路4、A/D電路5、CPU控制電路6、D/A電路7、PWM產(chǎn)生電路 8、M0S管驅(qū)動電路9、溫度傳感器10和電源模塊11組成。
[0034] 輸入整流電路1設(shè)有交流電源輸入端和直流電源輸出端；DC/DC變換電路2設(shè)有 電源輸入端、電源輸出端和控制信號輸入端；整流濾波輸出電路3設(shè)有電源輸入端、第一電 源輸出端和第二電源輸出端；米樣電路4設(shè)有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二 輸出端；A/D電路5設(shè)有電壓米樣信號輸入端、電流米樣信號輸入端、信號輸出端和電源端； CPU控制電路6設(shè)有米樣信號輸入端、溫度信號輸入端、控制信號輸出端和電源端；D/A電路 7、PWM產(chǎn)生電路8和MOS管驅(qū)動電路9分別設(shè)有信號輸入端、信號輸出端和電源端；溫度傳 感器10設(shè)有信號輸出端和電源端；電源模塊11設(shè)有電源輸入端、第一電源輸出端和第二電 源輸出端。電源模塊11的第一電源輸出端輸出+5V的直流電VCC，電源模塊11的第二電源 輸出端輸出+12V的直流電。
[0035] DC/DC變換電路2的電源輸入端與輸入整流電路1的直流電源輸出端電連接；DC/ DC變換電路2的控制信號輸入端與M0S管驅(qū)動電路9的信號輸出端電連接；整流濾波輸出 電路3的電源輸入端與DC/DC變換電路2的電源輸出端電連接；米樣電路4的第一輸入端和 第二輸入端分別與整流濾波輸出電路3的第一電源輸出端和第二電源輸出端對應(yīng)電連接； A/D電路5的電壓米樣信號輸入端和電流米樣信號輸入端分別與米樣電路4的第一輸出端 和第二輸出端對應(yīng)電連接；CPU控制電路6的采樣信號輸入端與A/D電路5的信號輸出端 電連接；CPU控制電路6的溫度信號輸入端與溫度傳感器10的信號輸出端電連接；D/A電路 7的信號輸入端與CPU控制電路6的控制信號輸出端電連接；PWM產(chǎn)生電路8的信號輸入端 與D/A電路7的信號輸出端電連接；M0S管驅(qū)動電路9的信號輸入端與PWM產(chǎn)生電路8的 信號輸出端電連接；A/D電路5的電源端、CPU控制電路6的電源端、D/A電路7的電源端、 PWM產(chǎn)生電路8的電源端以及溫度傳感器10的電源端均與電源模塊11的第一電源輸出端 電連接；M0S管驅(qū)動電路9的電源端與電源模塊11的第二電源輸出端電連接。
[0036] 使用時，輸入整流電路1的交流電源輸入端和電源模塊11的電源輸入端外接220V 交流市電；整流濾波輸出電路3的第一電源輸出端和米樣電路4的第二輸出端與待充電的 鎳氫電池電連接；溫度傳感器10設(shè)置在待充電的鎳氫電池上。
[0037] 輸入整流電路1采用現(xiàn)有的將220V交流市電轉(zhuǎn)換成直流電的電路。電源模塊11 采用現(xiàn)有的將220V交流市電轉(zhuǎn)換成一路輸出+5V直流電、一路輸出+12V直流電的電路。整 流濾波輸出電路3采用現(xiàn)有常規(guī)的整流濾波電路。
[0038] 見圖2,采樣電路4主要由電阻R6、電阻R7和電阻R8組成。其中，電阻R6和電阻 R7用于采集電壓信號，電阻R8用于對電流信號的采集；電阻R6和電阻R7的阻值選擇，需 使得采集的電壓值最大不能超過A/D電路5的工作電壓5V。電阻R6的一端即為前述的采 樣電路4的第一輸入端；電阻R7的一端和電阻R8的一端因共線而形成一個公共接點，該公 共接點即為前述的采樣電路4的第二輸入端；電阻R6的另一端與電阻R7的另一端因共線 而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的采樣電路4的第一輸出端；電阻R8的另一端 即為前述的采樣電路4的第二輸出端。
[0039] A/D電路5主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1和接地電容C9組成。本實施例中，模數(shù)轉(zhuǎn) 換集成芯片U1優(yōu)選采用TLC2543型號的芯片，其具有1至20號引腳。模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片 U1的2號腳即為前述的A/D電路5的電壓米樣信號輸入端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的1號 腳即為前述的A/D電路5的電流采樣信號輸入端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的15號腳（電連接 標(biāo)記CS)、16號腳（電連接標(biāo)記D0UT)、17號腳（電連接標(biāo)記DIN)以及18號腳（電連接標(biāo)記 CLOCK)共同構(gòu)成前述的A/D電路5的信號輸出端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的14號腳、20號 腳以及接地電容C9的一端共同構(gòu)成前述的A/D電路5的電源端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的 10號腳、13號腳以及接地電容C9的另一端接地。
[0040] 見圖3,溫度傳感器10主要由數(shù)字式溫度傳感器芯片U2和電阻R20組成。數(shù)字 式溫度傳感器芯片U2本實施例中優(yōu)選采用DS18B20型號的芯片，該傳感器芯片檢測溫度 為-55°C ~+125°C，能滿足溫度檢測要求，且精度高、使用簡單方便。數(shù)字式溫度傳感器芯片 U2具有1至3號引腳，數(shù)字式溫度傳感器芯片U2的3號腳與電阻R20的一端因共線而形成 一個公共接點，該公共接點即為前述的溫度傳感器10的電源端；數(shù)字式溫度傳感器芯片U2 的2號腳與電阻R20的另一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的溫度傳 感器10的信號輸出端（圖中電連接標(biāo)記為T1);數(shù)字式溫度傳感器芯片U2的1號腳接地。
[0041] 見圖4，CPU控制電路6主要由單片機U3、晶振Y、電容C17、電容C18、電容C19、電 容C20、電阻R16、電阻R17、復(fù)位開關(guān)K、紅色發(fā)光二極管D1和綠色發(fā)光二極管D2組成。本 實施例中，單片機U3優(yōu)選采用STC89C52的CPU，其具有1至40號引腳。單片機U3的1號 腳即為前述的CPU控制電路6的溫度信號輸入端（圖中電連接標(biāo)記為T1);單片機U3的2號 至4號腳共同構(gòu)成前述的CPU控制電路6的控制信號輸出端（圖中電連接標(biāo)記為RXD、TXD、 CS1);單片機U3的22號至26號腳（圖中電連接標(biāo)記為分別CS、DOUT、DIN、CLOCK)共同構(gòu) 成前述的CPU控制電路6的米樣信號輸入端；單片機U3的31號腳、電阻R17的一端和電容 C20的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的CPU控制電路6的電源端； 電阻R17的另一端與復(fù)位開關(guān)K的一端電連接；復(fù)位開關(guān)K的另一端、電容C20的另一端、 電阻R16的一端以及單片機U3的9號腳（RESET端）共線；電容C19的一端、晶振Y的一端 以及單片機U3的18號腳（X2端)共線；電容C18的一端、晶振Y的另一端以及單片機U3的 19號腳（XI端)共線；單片機U3的40號腳與電容C17的一端電連接；單片機U3的27號腳 (P2. 6端)與紅色發(fā)光二極管D1的正極電連接；單片機U3的28號腳（P2. 7端)與綠色發(fā)光 二極管D2的正極電連接；電容C17的另一端、電容C18的另一端、電容C19的另一端、電阻 R16的另一端、單片機U3的20號腳（GND端)、紅色發(fā)光二極管D1的負(fù)極以及綠色發(fā)光二極 管D2的負(fù)極接地。
[0042] 紅色發(fā)光二極管D1用于指示充電出現(xiàn)故障；綠色發(fā)光二極管D2用于指示充電處 于正常狀態(tài)。
[0043] 見圖5, D/A電路7主要由數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4和接地電容C21組成。數(shù)模轉(zhuǎn)換 集成芯片U4本實施例中優(yōu)選采用MAX539型號的芯片，其具有1至8號引腳；數(shù)模轉(zhuǎn)換集成 芯片U4的1至3號腳（圖中電連接標(biāo)記為RXD、TXD、CS1)共同構(gòu)成前述的D/A電路7的信 號輸入端；數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4的7號腳（V0UT端）即為前述的D/A電路7的信號輸出端 (圖中電連接標(biāo)記V);數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4的8號腳（VDD端）與接地電容C21的一端因共 線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的D/A電路7的電源端；數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片 U4的5號腳（AGND端）與接地電容C21的另一端接地。
[0044] 見圖6，PWM產(chǎn)生電路8主要由脈寬調(diào)制電路集成芯片U5、電阻R9、電阻R10、電阻 R11、電解電容C10、電解電容C12和電解電容C13組成。脈寬調(diào)制電路集成芯片U5本實施 例中優(yōu)選采用TL494型號的芯片，其具有1至16號引腳。脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的8號 腳、11號腳和12號腳共同構(gòu)成前述的PWM產(chǎn)生電路8的電源端；脈寬調(diào)制電路集成芯片U5 的9號腳和10號腳共同構(gòu)成前述的PWM產(chǎn)生電路8的信號輸出端（圖中電連接標(biāo)記PWM); 脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的3號腳和電阻R9的一端因共線而形成一個公共接點，該公共 接點即為前述的PWM產(chǎn)生電路8的信號輸入端（圖中電連接標(biāo)記V);脈寬調(diào)制電路集成芯片 U5的14號腳、15號腳、電解電容CIO的負(fù)極以及電解電容C12的正極共線；脈寬調(diào)制電路 集成芯片U5的4號腳、電解電容C12的負(fù)極和電阻R10的一端共線；脈寬調(diào)制電路集成芯 片U5的5號腳與電解電容C13的正極電連接；脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的6號腳與電阻 R11的一端電連接；電解電容C10的正極、脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的13號腳、16號腳、1 號腳、2號腳、7號腳、電阻R9的另一端、電阻R10的另一端、電解電容C13的負(fù)極、電阻R11 的另一端均接地。
[0045] PWM產(chǎn)生電路8的工作原理：脈寬調(diào)制電路集成芯片U5采用TL494型號的經(jīng)典的 PWM芯片，其5、6腳所接電阻R11、電解電容C13的值決定PWM的頻率；其9、10腳相連使得兩 路輸出PWM并聯(lián)以增加驅(qū)動能力；1、2腳直接相連，利用3腳的電平高低變化從而改變PWM 的占空比。當(dāng)出現(xiàn)過壓、過流、過溫時3腳電壓為0,則9、10腳無 PWM波輸出；充電器無電 壓輸出；電解電容C12和電阻R10構(gòu)成死區(qū)保護時間，防止開機瞬間損壞開關(guān)M0S管。
[0046] 見圖7, M0S管驅(qū)動電路9主要由電阻R12、電阻R13、電阻R14、三極管Q2、三極管 Q3、隔離變壓器T2、三極管Q4、三極管Q5、二極管D7、二極管D8、電容C16、電解電容C14和 電解電容C15組成。
[0047] 電阻R12的一端與電阻R13的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為 前述的M0S管驅(qū)動電路9的信號輸入端（圖中電連接標(biāo)記PWM);三極管Q4的射極與三極管 Q5的集電極因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的M0S管驅(qū)動電路9的信號 輸出端（圖中電連接標(biāo)記CT);三極管Q2的集電極即為前述的M0S管驅(qū)動電路9的電源端 (接+12V);三極管Q2的基極、三極管Q3的基極和電阻R12的另一端共線；三極管Q2的射 極、三極管Q3集電極和電解電容C14的正極共線；電解電容C14的負(fù)極與隔離變壓器T2的 原邊的一個接線端電連接；隔離變壓器T2的原邊的另一個接線端、三極管Q3的射極以及電 阻R13的另一端接地；隔離變壓器T2的副邊的一個接線端與電解電容C15的正極電連接； 電解電容C15的負(fù)極、二極管D7的正極、二極管D8的負(fù)極、電阻R14的一端、三極管Q4的 基極以及三極管Q5的基極共線；三極管Q4的集電極、二極管D7的負(fù)極以及電容C16的一 端共線；三極管Q5的射極、電阻R14的另一端、二極管D8的正極、電容C16的另一端以及隔 離變壓器T2的副邊的另一個接線端共線。
[0048] M0S管驅(qū)動電路9的工作原理：隔離變壓器T2用于將控制電路地和主電路地隔 開。三極管Q2、Q3構(gòu)成隔離變壓器T2初級PWM驅(qū)動；三極管Q4、Q5構(gòu)成隔離變壓器T2次 級PWM的驅(qū)動；兩級驅(qū)動電路保證了 PWM波的幅度不會隨著占空比的增加而減小。
[0049] 見圖8, DC/DC變換電路2主要由開關(guān)變壓器T1、開關(guān)M0S管Q1、穩(wěn)壓二極管D9、 快恢復(fù)整流二極管D6、電阻R2、電阻R3、電解電容C4、電解電容C6、電阻R5、電解電容C5、電 阻R4、電解電容C7、電解電容C8、電感L2以及電阻R15組成。
[0050] 電阻R2的一端、電阻R3的一端、電解電容C4的正極以及開關(guān)變壓器T1的原邊的 一個接線端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的DC/DC變換電路2的電源 輸入端；電阻R2的另一端、電阻R3的另一端、電解電容C4的負(fù)極以及二極管D5的負(fù)極共 線；二極管D5的正極、開關(guān)變壓器T1的原邊的另一個接線端以及開關(guān)M0S管Q1的漏極共 線；開關(guān)M0S管Q1的柵極、穩(wěn)壓二極管D9的負(fù)極以及電阻R15的一端共線；電阻R15的另 一端即為前述的DC/DC變換電路2的控制信號輸入端；開關(guān)MOS管Q1的源極以及穩(wěn)壓二極 管D9的正極接地；開關(guān)變壓器T1的副邊的一個接線端、電阻R4的一端、電解電容C7的負(fù) 極以及電解電容C8的負(fù)極因共線而形成一個公共接點；電感L2的一端和電解電容C8的正 極因共線而形成一個公共接點，該2個公共接點共同構(gòu)成前述的DC/DC變換電路2的電源 輸出端；開關(guān)變壓器T1的副邊的另一個接線端、快恢復(fù)整流二極管D6的正極以及電解電容 C6的正極共線；電解電容C6的負(fù)極與電阻R5的一端電連接；電阻R5的另一端、快恢復(fù)整 流二極管D6的負(fù)極、電解電容C5的正極、電解電容C7的正極以及電感L2的另一端共線； 電解電容C5的負(fù)極與電阻R4的另一端電連接。
[0051] DC/DC變換電路2的工作原理：采用反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電阻R2、電阻R3、電解電容 C4和二極管D5構(gòu)成RCD電路，用于限制開關(guān)M0S管Q1關(guān)斷時的最高電壓，防止開關(guān)M0S管 Q1因關(guān)斷過壓而損壞；電解電容C5、電阻R4、電解電容C7、電感L2和電解電容C8構(gòu)成輸出 濾波電路。
[0052] 本實施例的智能鎳氫電池充電器，其使用時的工作原理和工作過程簡體如下：
[0053] 本實施例的智能鎳氫電池充電器，其在使用時，通過溫度傳感器10實時檢測被充 電鎳氫電池的溫度，米樣電路4實時檢測充電電壓和充電電流；米樣的信號傳輸給CPU控制 電路6后，CPU控制電路對上述信號進(jìn)行分析處理，并根據(jù)處理結(jié)果，通過D/A電路控制PWM 產(chǎn)生電路8是否產(chǎn)生或產(chǎn)生恰當(dāng)占空比的PWM波，PWM波再經(jīng)過M0S管驅(qū)動電路9最終控 制DC/DC變換電路2從而實現(xiàn)對鎳氫電池的充電及管理。
[0054] 綜上，本實施例的智能鎳氫電池充電器，結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、成本較低，使用方 便、易于推廣；使用時能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)整充電電壓和修正充電量，充電效率高，節(jié) 約電能；能夠有效實現(xiàn)過溫、過壓及過流保護，有效延長充電器的使用壽命，實用性強。
[0055] 以上實施例是對本實用新型的【具體實施方式】的說明，而非對本實用新型的限制， 有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變 換和變化而得到相對應(yīng)的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本實用新 型的專利保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種智能鎳氫電池充電器，包括輸入整流電路（1 )、整流濾波輸出電路（3)和電源模 塊（11);所述的輸入整流電路（1)設(shè)有交流電源輸入端和直流電源輸出端；整流濾波輸出 電路（3)設(shè)有電源輸入端、第一電源輸出端和第二電源輸出端；電源模塊（11)設(shè)有電源輸 入端、第一電源輸出端和第二電源輸出端；其特征在于：還包括DC/DC變換電路（2)、整流濾 波輸出電路（3)、采樣電路（4)、A/D電路（5)、CPU控制電路（6)、D/A電路（7)、PWM產(chǎn)生電路 (8 )、MOS管驅(qū)動電路（9 )和溫度傳感器（10 ); 所述的DC/DC變換電路（2)設(shè)有電源輸入端、電源輸出端和控制信號輸入端；米樣電路 (4)設(shè)有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端；A/D電路（5)設(shè)有電壓米樣信 號輸入端、電流采樣信號輸入端、信號輸出端和電源端；CPU控制電路（6)設(shè)有采樣信號輸 入端、溫度信號輸入端、控制信號輸出端和電源端；D/A電路（7)、PWM產(chǎn)生電路（8)和MOS管 驅(qū)動電路（9)分別設(shè)有信號輸入端、信號輸出端和電源端；溫度傳感器（10)設(shè)有信號輸出 端和電源端； DC/DC變換電路（2 )的電源輸入端與輸入整流電路（1)的直流電源輸出端電連接；DC/ DC變換電路（2)的控制信號輸入端與MOS管驅(qū)動電路（9)的信號輸出端電連接；整流濾波 輸出電路（3)的電源輸入端與DC/DC變換電路（2)的電源輸出端電連接；采樣電路（4)的 第一輸入端和第二輸入端分別與整流濾波輸出電路（3)的第一電源輸出端和第二電源輸出 端對應(yīng)電連接；A/D電路（5)的電壓米樣信號輸入端和電流米樣信號輸入端分別與米樣電 路（4)的第一輸出端和第二輸出端對應(yīng)電連接；CPU控制電路（6)的米樣信號輸入端與A/D 電路（5)的信號輸出端電連接；CPU控制電路（6)的溫度信號輸入端與溫度傳感器（10)的 信號輸出端電連接；D/A電路（7)的信號輸入端與CPU控制電路（6)的控制信號輸出端電連 接；PWM產(chǎn)生電路（8)的信號輸入端與D/A電路（7)的信號輸出端電連接；M0S管驅(qū)動電路 (9) 的信號輸入端與PWM產(chǎn)生電路（8)的信號輸出端電連接；A/D電路（5)的電源端、CPU控 制電路（6)的電源端、D/A電路（7)的電源端、PWM產(chǎn)生電路（8)的電源端以及溫度傳感器 (10) 的電源端均與電源模塊（11)的第一電源輸出端電連接；M0S管驅(qū)動電路（9)的電源端 與電源模塊（11)的第二電源輸出端電連接； 使用時，輸入整流電路（1)的交流電源輸入端和電源模塊（11)的電源輸入端外接220V 交流市電；整流濾波輸出電路（3)的第一電源輸出端和米樣電路（4)的第二輸出端與待充 電的鎳氫電池電連接；溫度傳感器（10)設(shè)置在待充電的鎳氫電池上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能鎳氫電池充電器，其特征在于：所述的采樣電路（4)包 括電阻R6、電阻R7和電阻R8 ;電阻R6的一端即為所述的采樣電路（4)的第一輸入端；電阻 R (7)的一端和電阻（R8)的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為所述的采樣 電路（4)的第二輸入端；電阻R6的另一端與電阻R7的另一端因共線而形成一個公共接點， 該公共接點即為所述的采樣電路（4)的第一輸出端；電阻R8的另一端即為所述的采樣電路 (4)的第二輸出端； A/D電路（5)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1和接地電容C9 ;模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1為 TLC2543型號的芯片，其具有1至20號引腳；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的2號腳即為所述的A/ D電路（5)的電壓采樣信號輸入端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的1號腳即為所述的A/D電路（5) 的電流采樣信號輸入端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的15號、16號、17號以及18號腳共同構(gòu)成 所述的A/D電路（5)的信號輸出端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的14號、20號腳以及接地電容 C9的一端共同構(gòu)成所述的A/D電路（5)的電源端；模數(shù)轉(zhuǎn)換集成芯片U1的10號、13號腳 以及接地電容C9的另一端接地。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能鎳氫電池充電器，其特征在于：所述的CPU控制電路（6) 包括單片機U3、晶振Y、電容C17、電容C18、電容C19、電容C20、電阻R16、電阻R17、復(fù)位開 關(guān)K、紅色發(fā)光二極管D1和綠色發(fā)光二極管D2 ;單片機U3為STC89C52型號的CPU，其具有 1至40號引腳； 單片機U3的1號腳即為所述的CPU控制電路（6)的溫度信號輸入端；單片機U3的2 號至4號腳共同構(gòu)成所述的CPU控制電路（6)的控制信號輸出端；單片機U3的22號至26 號腳共同構(gòu)成所述的CPU控制電路（6)的采樣信號輸入端；單片機U3的31號腳、電阻R17 的一端和電容C20的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為所述的CPU控制電 路（6)的電源端；電阻R17的另一端與復(fù)位開關(guān)K的一端電連接；復(fù)位開關(guān)K的另一端、電 容C20的另一端、電阻R16的一端以及單片機U3的9號腳共線；電容C19的一端、晶振Y的 一端以及單片機U3的18號腳共線；電容C18的一端、晶振Y的另一端以及單片機U3的19 號腳共線；單片機U3的40號腳與電容C17的一端電連接；單片機U3的27號腳與紅色發(fā)光 二極管D1的正極電連接；單片機U3的28號腳與綠色發(fā)光二極管D2的正極電連接；電容 C17的另一端、電容C18的另一端、電容C19的另一端、電阻R16的另一端、單片機U3的20 號腳、紅色發(fā)光二極管D1的負(fù)極以及綠色發(fā)光二極管D2的負(fù)極接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能鎳氫電池充電器，其特征在于：所述的D/A電路（7)包括 數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4和接地電容C21 ;數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4為MAX539型號的芯片，其具 有1至8號引腳；數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4的1至3號腳共同構(gòu)成所述的D/A電路（7)的信號 輸入端；數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4的7號腳即為所述的D/A電路（7)的信號輸出端；數(shù)模轉(zhuǎn)換 集成芯片U4的8號腳與接地電容C21的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為 所述的D/A電路（7)的電源端；數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片U4的5號腳與接地電容C21的另一端接 地； PWM產(chǎn)生電路（8)包括脈寬調(diào)制電路集成芯片U5、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電解電 容C10、電解電容C12和電解電容C13 ;脈寬調(diào)制電路集成芯片U5為TL494型號的芯片，其 具有1至16號引腳；脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的8號腳、11號腳和12號腳共同構(gòu)成所述 的PWM產(chǎn)生電路（8)的電源端；脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的9號腳和10號腳共同構(gòu)成所 述的PWM產(chǎn)生電路（8)的信號輸出端；脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的3號腳和電阻R9的一 端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為所述的PWM產(chǎn)生電路（8)的信號輸入端；脈 寬調(diào)制電路集成芯片U5的14號腳、15號腳、電解電容C10的負(fù)極以及電解電容C12的正 極共線；脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的4號腳、電解電容C12的負(fù)極和電阻R10的一端共線； 脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的5號腳與電解電容C13的正極電連接；脈寬調(diào)制電路集成芯片 U5的6號腳與電阻R11的一端電連接；電解電容C10的正極、脈寬調(diào)制電路集成芯片U5的 13號、16號、1號、2號和7號腳、電阻R9的另一端、電阻R10的另一端、電解電容C13的負(fù) 極以及電阻R11的另一端均接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能鎳氫電池充電器，其特征在于：所述的M0S管驅(qū)動電路 (9)包括電阻R12、電阻R13、電阻R14、三極管Q2、三極管Q3、隔離變壓器T2、三極管Q4、三 極管Q5、二極管D7、二極管D8、電容C16、電解電容C14和電解電容C15 ; 電阻R12的一端與電阻R13的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為所述 的MOS管驅(qū)動電路（9)的信號輸入端；三極管Q4的射極與三極管Q5的集電極因共線而形成 一個公共接點，該公共接點即為所述的MOS管驅(qū)動電路（9)的信號輸出端；三極管Q2的集 電極即為所述的MOS管驅(qū)動電路（9)的電源端；三極管Q2的基極、三極管Q3的基極和電阻 R12的另一端共線；三極管Q2的射極、三極管Q3集電極和電解電容C14的正極共線；電解 電容C14的負(fù)極與隔離變壓器T2的原邊的一個接線端電連接；隔離變壓器T2的原邊的另 一個接線端、三極管Q3的射極以及電阻R13的另一端接地；隔離變壓器T2的副邊的一個接 線端與電解電容C15的正極電連接；電解電容C15的負(fù)極、二極管D7的正極、二極管D8的 負(fù)極、電阻R14的一端、三極管Q4的基極以及三極管Q5的基極共線；三極管Q4的集電極、 二極管D7的負(fù)極以及電容C16的一端共線；三極管Q5的射極、電阻R14的另一端、二極管 D8的正極、電容C16的另一端以及隔離變壓器T2的副邊的另一個接線端共線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能鎳氫電池充電器，其特征在于：所述的DC/DC變換電路 (2)包括開關(guān)變壓器T1、開關(guān)MOS管Q1、穩(wěn)壓二極管D9、快恢復(fù)整流二極管D6、電阻R2、電 阻R3、電解電容C4、電解電容C6、電阻R5、電解電容C5、電阻R4、電解電容C7、電解電容C8、 電感L2和電阻R15 ; 電阻R2的一端、電阻R3的一端、電解電容C4的正極以及開關(guān)變壓器T1的原邊的一個 接線端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為所述的DC/DC變換電路（2)的電源輸 入端；電阻R2的另一端、電阻R3的另一端、電解電容C4的負(fù)極以及二極管D5的負(fù)極共線； 二極管D5的正極、開關(guān)變壓器T1的原邊的另一個接線端以及開關(guān)MOS管Q1的漏極共線； 開關(guān)MOS管Q1的柵極、穩(wěn)壓二極管D9的負(fù)極以及電阻R15的一端共線；電阻R15的另一端 即為所述的DC/DC變換電路（2)的控制信號輸入端；開關(guān)MOS管Q1的源極以及穩(wěn)壓二極管 D9的正極接地；開關(guān)變壓器T1的副邊的一個接線端、電阻R4的一端、電解電容C7的負(fù)極 以及電解電容C8的負(fù)極因共線而形成一個公共接點；電感L2的一端和電解電容C8的正極 因共線而形成一個公共接點，該2個公共接點共同構(gòu)成所述的DC/DC變換電路（2)的電源 輸出端；開關(guān)變壓器T1的副邊的另一個接線端、快恢復(fù)整流二極管D6的正極以及電解電容 C6的正極共線；電解電容C6的負(fù)極與電阻R5的一端電連接；電阻R5的另一端、快恢復(fù)整 流二極管D6的負(fù)極、電解電容C5的正極、電解電容C7的正極以及電感L2的另一端共線； 電解電容C5的負(fù)極與電阻R4的另一端電連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能鎳氫電池充電器，其特征在于：所述的溫度傳感器（10) 包括數(shù)字式溫度傳感器芯片U2和電阻R20 ;數(shù)字式溫度傳感器芯片U2為DS18B20型號的 芯片，其具有1至3號引腳；數(shù)字式溫度傳感器芯片U2的3號腳與電阻R20的一端因共線 而形成一個公共接點，該公共接點即為所述的溫度傳感器（10)的電源端；數(shù)字式溫度傳感 器芯片U2的2號腳與電阻R20的另一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為所述 的溫度傳感器（10)的信號輸出端；數(shù)字式溫度傳感器芯片U2的1號腳接地。
【文檔編號】H02J7/10GK203883538SQ201420227603
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】陳太洪, 邢紹邦, 樊寅逸, 宋偉, 張衛(wèi)平 申請人:江蘇理工學(xué)院