本實用新型涉及電力、電子領(lǐng)域，特別涉及一種12V鉛酸蓄電池充電器。

背景技術(shù)：

鉛酸蓄電池目前廣泛使用于電動汽車、電瓶車以及電動玩具等領(lǐng)域中，是市面上最常見的一種蓄電池，針對鉛酸蓄電池的充電器的設(shè)計也層出不窮。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓廣，對于充電的要求也越來越高。人們不斷提出新的充電方式，以減小對充電器和蓄電池的損害，延長其使用壽命。目前最常見的充電方式是三段式充電；另外，脈沖充電、正負脈沖充電等充電方式雖然仍處于研究階段，但是市面上已經(jīng)可以見到相關(guān)的充電器。

現(xiàn)有充電器如果充電速度較快，往往容易充壞電池，減少電池壽命，這個問題一直伴隨著充電技術(shù)的發(fā)展，脈沖充電已經(jīng)證明可以提高充電的速度，當(dāng)前，采用正負脈沖充電的充電器并不多，而且，不少充電器沒有加PFC校正，充電過程可人為設(shè)置以及充電狀態(tài)的實時顯示并不是很多，即使具有這些功能一般成本也比較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于解決上述問題，而提供一種12V鉛酸蓄電池充電器，本實用新型不僅具有短路、過壓、反極性保護，而且結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，可手動調(diào)節(jié)充電電流，充電速度快，綜合性能比較高，成本較低。

本實用新型包括外殼，所述外殼前面中間位置內(nèi)鑲嵌有液晶顯示屏，液晶顯示屏下端具有數(shù)個按鍵和兩個插孔，后端具有開關(guān)和通風(fēng)散熱口，在開關(guān)下端連接有三插頭接線，其特征在于：外殼內(nèi)部具有電路組件，前端兩個插孔分別連接有充電線，充電線前端具有充電夾子，兩個充電夾子分別與鉛酸電池兩個電極連接；

所述外殼為矩形塑料殼體；

所述按鍵數(shù)量為四；

所述電路組件包括EMI電路、PFC電路、反激電路及其驅(qū)動電路、充放電電路及其驅(qū)動電路、電壓檢測電路、電流檢測電路、溫度檢測電路、反饋電路、單片機和風(fēng)扇，三插頭接線連接EMI電路，EMI電路后接PFC電路， PFC電路的輸出端接反激電路，反激電路的輸出端接充放電電路，充放電電路的輸出端通過導(dǎo)線接插孔，電壓檢測電路、電流檢測電路、溫度檢測電路分別連接單片機，單片機一個輸出管腳接反饋電路，反饋電路輸出接反激電路的驅(qū)動電路，單片機的兩個輸出管腳分別連接充放電電路的兩個驅(qū)動電路，充放電電路的兩個驅(qū)動電路分別連接充放電回路中的兩個MOS管的門極，液晶顯示屏和按鍵分別與單片機通過導(dǎo)線連接；

所述充放電電路包括充電電路和放電電路；

所述反饋電路包括：型號為DAC0832的芯片U4，芯片U4的1引腳和2 引腳接單片機，芯片U4的4-7和13-16引腳接單片機的輸出引腳，芯片U4 的輸出接運放芯片U5，芯片U5的輸出接運放芯片U6，芯片U5、芯片U6 型號為LM358，芯片U6的輸出通過電阻R23接芯片U3的參考端，芯片U3 型號為TL431，芯片U3與光耦U2串聯(lián)，光耦U2為光耦PC817，光耦U2 的COMP端接反激電路的驅(qū)動芯片UC3842的1腳。

本實用新型的工作原理和過程：

本實用新型采用正負脈沖充電方式，是由外殼、電路組件、液晶顯示屏、通風(fēng)散熱口、按鍵、開關(guān)、充電線及充電夾子組成；

外殼為矩形塑料殼體，用于固定、保護與屏蔽；所述殼體后面的左邊位置留有散熱通風(fēng)孔；所述殼體前面中間位置內(nèi)嵌裝有液晶顯示屏，用于實時顯示充電過程的中電池的電量、電壓、充電電流等信息以及充電模式的選擇、充電過程的狀態(tài)等內(nèi)容；液晶下方有4個按鍵，從左到右功能分別為增大充電電流、減小充電電流、確認和復(fù)位；按鍵下方是充電線插孔，接帶夾子的充電線；所述殼體后面右邊位置有一個開關(guān)，可以開通和關(guān)斷充電器；所述殼體后面有三插頭接線。

電路組件的電路采用反激拓撲結(jié)構(gòu)，通過三插頭接線從電網(wǎng)接入220V交流電，首先經(jīng)過EMI電路，然后經(jīng)過PFC電路，PFC電路包括整流橋和Boost 升壓電路，然后經(jīng)過反激電路，反激電路經(jīng)整流后的輸出采用兩級低ESR電阻的電容濾波，得到紋波較小的直流電，然后接充放電回路，充放電回路包括一個充電回路，含有一個PMOS管，一個放電回路，含有一個NMOS管，通過充電回路中的MOS管把反激電路的直流輸出切成脈沖給蓄電池充電，通過控制放電回路的MOS管使放電脈沖電流通過小電阻釋放能量，由單片機輸出控制信號控制這兩個MOS管的開斷。檢測、反饋、控制和保護電路都連接單片機，由單片機實現(xiàn)對充電過程的監(jiān)測和控制、液晶屏的顯示以及外部按鍵設(shè)置，保護電路是單片機輸出連接光耦，隔離控制三極管的開斷，該三極管串入反激電路驅(qū)動芯片UC3842的時鐘振蕩回路，通過關(guān)閉該三極管把振蕩回路斷開，關(guān)斷UC3842，使電路迅速關(guān)斷，從而保護電路。反激電路開關(guān)頻率設(shè)置為100kHz，高頻變壓器采用三明治繞法，減小漏感，提高EMC特性，開關(guān)管和整流二極管加散熱片且位置設(shè)在靠近通風(fēng)散熱孔5附近，旁邊安裝有風(fēng)扇，由單片機控制，溫度超過60度即打開風(fēng)扇，且溫度越高，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快，實現(xiàn)快速散熱。

本實用新型的有益效果：

本實用新型采用了正負脈沖充電方式，相對提高了充電速率，增加了PFC 電路校正、EMI電路防護，提高了產(chǎn)品性能，使用者可以通過按鍵手動調(diào)節(jié)充電電流大小，既具有常規(guī)充電作用，又可以根據(jù)使用者自身情況適當(dāng)提高充電電流，加快充電速度，且成本較低。

附圖說明

圖1是本實用新型的主視圖。

圖2是本實用新型的后視圖。

圖3是本實用新型的部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型的工作原理示意圖。

圖5是本實用新型的反激電路原理圖。

圖6是本實用新型的充放電電路原理圖。

圖7是本實用新型的反饋電路原理圖。

具體實施方式

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實用新型包括外殼1，外殼1前面中間位置內(nèi)鑲嵌有液晶顯示屏2，液晶顯示屏2下端具有數(shù)個按鍵3和兩個插孔6，后端具有開關(guān)4和通風(fēng)散熱口5，在開關(guān)4下端連接有三插頭接線7，其特征在于：外殼1內(nèi)部具有電路組件10，前端兩個插孔6分別連接有充電線9，充電線9前端具有充電夾子8，兩個充電夾子8分別與鉛酸電池兩個電極連接；

所述外殼1為矩形塑料殼體；

所述按鍵3數(shù)量為四；

所述電路組件10包括EMI電路、PFC電路、反激電路及其驅(qū)動電路、充放電電路及其驅(qū)動電路、電壓檢測電路、電流檢測電路、溫度檢測電路、反饋電路、單片機和風(fēng)扇。單片機與電壓、電流、溫度檢測電路、反饋電路、風(fēng)扇連接，液晶顯示屏、按鍵與單片機通過導(dǎo)線連接。

本實用新型的工作原理和過程：

三插頭接線7與220V市電接通，開關(guān)4控制充電器是否工作，打開開關(guān) 4后，單片機上電工作，液晶顯示屏2顯示初始信息，單片機檢測負載情況，當(dāng)判定電池已經(jīng)接上且極性正確時，會根據(jù)測得的電壓自動判斷電池所處狀態(tài)，然后進入預(yù)定充電程序，按鍵3數(shù)量為四，從左到右功能分別為增大充電電流、減小充電電流、確認和復(fù)位，按鍵3調(diào)節(jié)電流為有級調(diào)節(jié)，對于增大充電電流的按鍵，每按一次鍵，可將充電電流提高0.5A，最低輸出充電電流0.5A，最高輸出充電電流10A，對于減小充電電流按鍵，每按一次鍵，可將充電電流減小0.5A，最低輸出充電電流0.5A，最高輸出充電電流10A，按下確認按鍵使當(dāng)前設(shè)置充電電流有效，按下復(fù)位按鈕，則按默認充電電流充電，當(dāng)檢測充電器溫度達到60攝氏度，風(fēng)扇自動啟動給電路散熱，溫度越高，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快，如果發(fā)生短路或過壓，由單片機啟動應(yīng)急程序，立即切斷充電器輸出，直到檢測到故障消除，充電過程中可以隨時斷開電池，單片機也會控制輸出立即停止；

參閱圖2、圖5、圖6所示，主電路采用反激電路，反激電路驅(qū)動芯片 U1型號為UC3842，UC3842的1腳接光耦反饋信號，2腳直接接地，6腳經(jīng)過電阻R13接MOS管的門極。為減小電磁干擾，以及提高充電器的功率因數(shù)，在反激電路的前端還有EMI電路和PFC電路，從電網(wǎng)直接取的電先接EMI 電路，然后接PFC電路，PFC電路的輸出接反激電路的輸入；單片機的兩個輸出管腳分別輸出控制信號，接由三極管組成的兩個驅(qū)動電路，這兩個驅(qū)動電路分別控制充放電回路中兩個MOS管的開斷，這兩個MOS管一個控制充電，一個控制放電，這樣，單片機就控制了充放電回路，從而實現(xiàn)正脈沖充電和負脈沖放電，放電回路中串聯(lián)一個小阻值的電阻R3，用于吸收放電能量。

電壓檢測電路、電流檢測電路、溫度檢測電路、反饋電路具體包括，電壓檢測通過在電池兩端并聯(lián)兩個串聯(lián)的高精度電阻R24、電阻R25取樣實現(xiàn)，取樣信號從電阻R24、電阻R25中間取出，經(jīng)過精密運放AD620放大，送給單片機，得到電池電壓信息，電流檢測采用電流傳感器ACS712，傳感器信號經(jīng)過精密運放AD620放大，然后送給單片機，得到充電電流信息，溫度檢測通過從串聯(lián)的熱敏電阻和普通電阻中間取樣電壓信號，然后送給單片機，得到溫度信息，單片機內(nèi)部含有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，把檢測模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號進行處理，根據(jù)得到的信息判斷充電狀態(tài)，然后，單片機的輸出反饋信號引腳接型號為DAC0832的芯片U4，然后接兩級運放芯片U4、芯片U5，芯片 U4、芯片U5型號都是LM358，把電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，芯片U5的輸出電壓信號經(jīng)過電阻R23，送到芯片U3的參考端，芯片U3型號為TL431，電壓信號可調(diào)范圍為0到2.5V，通過改變芯片U3的參考端電壓來改變反饋量，芯片U3和光耦U2串聯(lián)使用，光耦U2為光耦PC817，光耦U2隔離輸出信號送給驅(qū)動芯片U1的1腳，進而控制前端開關(guān)管，從而使輸出達到預(yù)定值，這樣可以控制反激電路實現(xiàn)0到16V輸出范圍；

充電采用正負脈沖的方式，過程分為4個階段，為了保護電池和充電器，充電器開始投入工作后，以小電流緩慢充電，稱為預(yù)充電，當(dāng)檢測電池電壓達到一定值以后，程序轉(zhuǎn)入大電流正負脈沖充電，正脈沖平均寬度900毫秒，負脈沖平均寬度20毫秒，正負脈沖交替充電過程中，各有40毫秒的間隔，負脈沖的幅值約為正脈沖的1.5倍，這個過程大約完成電池85％以上的充電量，通過按鍵可以人為設(shè)置充電的電流大小，隨后，充電器進入第三階段，充電方式和第二階段相似，但是電流幅度減小，以較小電流充電，這個過程稱為補足充電，補足充電結(jié)束，電池電量接近充滿，最后進入涓流充電，充電器輸出很小電流，液晶顯示充電完成，整個充電的過程，單片機要根據(jù)檢測的電池電壓，通過程序判斷電池的電量，以百分比的形式顯示在液晶屏上。