專利名稱：無工頻變壓器全自動快速充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及充電器，屬于充電電池的充電電路領(lǐng)域。通常給可充電電池(統(tǒng)稱蓄電池)充電，一般是由工頻變壓器將市電電壓降壓整流做為充電壓，采用的充電方式一般分為恒壓式充電法和恒流式充電法。采用恒壓充電時，充電初期，充電電流過大，易造成電池?fù)p壞，所以串接了限流電阻，這樣又使效率降低了，同時還會因?yàn)榻档土顺潆婋妷阂自斐沙潆姴蛔恪２捎煤懔鞒潆姇r，在充電初期，電池接受電流的能力強(qiáng)，當(dāng)充電一段時間后，電池接受電流的能力減小，為了避免仍用大電流充電造成電池溫升加劇，產(chǎn)生大量氣泡和極化而損壞，就要分階段使用不同的充電電流充電，要準(zhǔn)確控制是困難的，所以易發(fā)生過充而損壞電池。專利ZL94201997.0公開了一種恒壓恒限流充電器，是由工頻變壓器將市電降壓整流作為充電電源，由于充電是嚴(yán)格與整流波型同步的，所以充電電壓是脈動的，頻率只有100周。電池的充電，實(shí)際是將電網(wǎng)的電能輸入到畜電池儲存的過程，由于能量守恒，這種充電器充電頻率低，所以充電時間長，效率低，充電過程中產(chǎn)生極化，使電池內(nèi)阻增大，充電電流減小，易造成充電不足致使電池硫化，容量降低甚致?lián)p壞。再有，因?yàn)槭褂昧吮恐氐墓ゎl變壓器使充電器的體積和重量都很大，成本較高，效率低。
本實(shí)用新型的目的在于克服已有充電器的不足之處，設(shè)計(jì)了一種新型電子充電器，沒有笨重的工頻變壓器，具有對電池電壓和溫度的檢測，自動調(diào)整充電電壓和電流，頻率高，充電速度快，不發(fā)熱，效率高，實(shí)現(xiàn)100％充滿電，準(zhǔn)確自動停機(jī)，不過充，有利于延長電池壽命，體積小，重量輕，成本低，使用簡便的全自動充電器。
本實(shí)用新型無工頻變壓器全自動快速充電器，由整流電路、脈寬調(diào)制(以下稱PWM)直流變換器、PWM電路、充放電開關(guān)電路、充電檢測電路五部分組成。交流市電直接經(jīng)橋式整流器、濾波電容組成的整流電路整流成直流電，作為PWM直流變換器的輸入電壓。PWM直流變換器由脈沖驅(qū)動變壓器、功率開關(guān)晶體管、二極管、電阻、電容、脈沖功率變壓器、電感組成，將整流電路輸出的高壓直流電變換成充電電壓。PWM電路是由PWM集成電路、電阻、電容組成，從充電回路中的采樣電阻上，取得充電電壓和充電電流值信號，輸入PWM集成電路，當(dāng)電網(wǎng)電壓變化或充電電壓及充電電流的變化造成PWM集成電路輸出兩個相差180度的矩形脈沖寬度變化，此脈沖加到PWM直流變換器的脈沖驅(qū)動變壓器初級，通過脈沖驅(qū)動變壓器次級控制功率開關(guān)晶體管的導(dǎo)通，從而達(dá)到控制PWM直流變換器的輸出。構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋，充電電壓的高低和充電電流的大小，改變輸出的脈沖占空比，從而實(shí)現(xiàn)恒壓恒限流的作用。充放電開關(guān)電路，是由集成計(jì)數(shù)譯碼器，開關(guān)晶體管、二極管、電感、電阻組成。來自PWM電路的同步脈沖，通過計(jì)數(shù)譯碼器，計(jì)數(shù)分配輸出的脈沖，控制充電回路輸出正的脈沖電流進(jìn)行充電、控制放電回路進(jìn)行電流負(fù)脈沖放電、間隙停充和取樣檢測的時序及各部分工作的時間。實(shí)現(xiàn)“正、負(fù)”脈沖電流充電，即在充電脈沖中，加入負(fù)脈沖電流放電，充電電流波形圖見圖2。充電檢測電路是由集成比較器、集成觸發(fā)器、電阻組成。在停充的間隙時間，充電檢測電路工作，對電池進(jìn)行電壓和溫度檢測，當(dāng)測到充滿電時，輸出控制信號，使集成觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出的電平使計(jì)數(shù)譯碼器清零、鎖定，停止計(jì)數(shù)輸出，使充放電開關(guān)電路截止，實(shí)現(xiàn)了充滿電自動停機(jī)的目的。
本實(shí)用新型無工頻變壓器全自動充電器與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)1.因?yàn)闆]有笨重的工頻變壓器，節(jié)約了大量銅和硅鋼片，體積小，重量輕。
2.采用普通元器件，有利于生產(chǎn)制造，降低成本。
3.設(shè)計(jì)的充電頻率高達(dá)數(shù)十千周，又采用“正、負(fù)”脈沖電流充電，加入電流負(fù)脈沖放電，可以有效地清除電池的極化效應(yīng)，使畜電池始終保持初始充電狀態(tài)，有利于能量的輸入，充電電流大，充電效率高、速度快。
4.具有對電池電壓和溫度的檢測，自動調(diào)整充電電壓和電流，不發(fā)熱，效率高，實(shí)現(xiàn)100％充滿電，準(zhǔn)確自動停機(jī)，不過充，有利于延長電池壽命，體積小，重量輕，成本低，充電過程全部自動完成，使用簡便。
說明附圖如下圖1，為本實(shí)用新型快速充電器的一種實(shí)施例電路原理圖。
圖2，為本實(shí)用新型快速充電器正、負(fù)脈沖充電電流波形圖。
圖3，為本實(shí)用新型快速充電器一種實(shí)施例的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
結(jié)合

實(shí)施例如下圖1是本實(shí)用新型無工頻變壓器全自動快速充電器的一種實(shí)施例，由整流電路(1)、PWM直流變換器(2)、充放電開關(guān)電路(3)、充電檢測電路(4)、PWM電路(5)組成。
整流電路(1)由整流橋U1將市電220V直接整流，由電容C1、C2濾波成300V直流電壓作為PWM直流變換器的輸入電壓。
PWM直流變換器(2)由脈沖驅(qū)動變壓器T1、開關(guān)晶體管V1、V2，電阻R1、R2，電容C3、C4、C5、C6，脈沖功率變壓器T2，整流二極管D1、D2，電感L1組成，來自PWM電路的方波脈沖，經(jīng)T1的初級耦合到次級，觸發(fā)V1、V2交替導(dǎo)通、截止，T2的初級串接C5接在C1、C2和V1、V2的中點(diǎn)上，于是在初級上有150V左右的方波電壓，T2次級耦合經(jīng)D1、D2、L1、C6全波整流濾波輸出充電電壓。C5是隔直電容。R1、C3與R2、C4是RC串聯(lián)吸收回路，抑制尖峰電壓，保護(hù)V1、V2。開關(guān)晶體管V1、V2可選用IRF450等MOS管或BU508等大功率三極管。
充放電開關(guān)電路(3)由開關(guān)晶體管V3、電感L2、二極管D4、電阻R16構(gòu)成充電回路，由開關(guān)晶體管V4、電阻R15、R16構(gòu)成放電回路，由IC3集成計(jì)數(shù)譯碼器CD4017、電阻R15、R16構(gòu)成的觸發(fā)脈沖分配電路組成。來自PWM電路的同步脈沖加入IC3的13腳，IC3的輸出端Q1-Q5并聯(lián)，接V3基極，當(dāng)Q1-Q5輸出高電平時，V3導(dǎo)通，PWM直流變換器輸出的充電電壓通過V3、L2、R16加到蓄電池上進(jìn)行充電。Q6接R14到地，Q7接V4基極，當(dāng)Q7輸出高電平時V4導(dǎo)通，電池經(jīng)限流電阻R15和V4及R16進(jìn)行放電。Q8和Q9接R13到地，Q0接IC2的VDD，Q0輸出的高電平作為IC2的工作電源電壓。完成按正向充電，間隙停充，反向放電，再停充后，進(jìn)行檢測的時序循環(huán)及各段時間的控制。L2為儲能電感，D4是續(xù)流二極管，R15是放電限流電阻，R16是充電電流采樣電阻，LED、R18是充電顯示電路，V3、V4可選用IRF150等MOS管或TIP122等大功率晶體管。
充電撿測電路(4)由集成電路IC2、電阻R19、R20、電位器W1構(gòu)成的比較器電路和集成觸發(fā)器IC4、R21組成。電池電壓值通過R19輸入IC2同相端，由IC1的14腳輸出的基準(zhǔn)電壓經(jīng)R20與W1分壓接IC2的反相端，IC3的Q0輸出電壓作為IC2的電源電壓，只有在Q0輸出高電平時，IC2得電工作，由W1設(shè)定充電電壓值，當(dāng)IC2的同相端電壓值超過此設(shè)定值時，輸出高電平，觸發(fā)器IC4翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器輸出高電平到IC3的清零端，使IC3清零鎖定，此時除Q0輸出為高電平外其它輸出端均為低電平，于是充放電開關(guān)電路路停止工作，達(dá)到了充滿電自動停機(jī)的目的。R20是熱敏電阻，起自動適應(yīng)溫度調(diào)節(jié)作用，以獲得最佳充電效果。R21是IC4的接地電阻。IC2可選用LM324、LM393等，IC4可選用CD4001、CD4013等。
PWM電路(5)由PWM集成電路IC1電阻R3-12、R16、R17電容C7、C8、C9組成，由R10、C8確定IC1工作頻率，其工作頻率為F＝1.1/RT.CT。C7、R9為串聯(lián)頻率補(bǔ)償電路，IC1的14腳輸出基準(zhǔn)電壓供由R3與R4串聯(lián)分壓，接IC1的2腳；由R5與R6串聯(lián)分壓接入IC1的4腳；由R7與R8串聯(lián)分壓接IC1的15腳。從充電電流采樣電阻R16取得充電電流值信號，由R17送入IC1的16腳，充電電壓經(jīng)R11與R12串聯(lián)分壓送入IC1的1腳，C9是濾波電容，當(dāng)充電電壓升高或充電電流變大時，IC1的8腳和11腳輸出的矩形脈沖的占空比減小，反之，當(dāng)充電電壓變低或充電電流變小時，其輸出的脈沖占空比加大，同樣，當(dāng)電網(wǎng)電壓變化，或充電負(fù)載變化，也會使輸出的脈沖占空比相應(yīng)改變。通過T2使V1和V2導(dǎo)通的占空比隨之改變，形成閉環(huán)負(fù)反饋，使PWM直流變換器輸出充電電壓恒定，恒限流。二極管D3與濾波電容C10向IC1、IC3、IC4提供直流工作電壓，IC1可選用SG3525、TL494等PWM集成電路。
圖3是本實(shí)用新型快速充電器一種實(shí)施例的外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，4是充電器機(jī)箱，前面板裝有充電電流指示表頭1、充電電壓指示表頭2、充電指示燈5、充電輸出接線柱6和7、帶燈電源開關(guān)8。后面板裝有電源線3。
本實(shí)用新型充電器使用方法簡便，只需接通電源，連接好蓄電池，開始充電，充滿電后自動停機(jī)，整個充電過程全部自動完成。適用于對各種蓄電池的充電，可適用于交流80-26OV的寬電網(wǎng)電壓范圍。
權(quán)利要求1.一種無工頻變壓器全自動快速充電器，其特征是由整流電路、脈寬調(diào)制直流變換器、脈寬調(diào)制電路、充放電開關(guān)電路、充電檢測電路五部分組成，交流市電直接由橋式整流器、濾波電容組成的整流電路整流成直流電，作為脈寬調(diào)制直流變換器的輸入電壓，脈寬調(diào)制直流變換器由脈沖驅(qū)動變壓器、功率開關(guān)晶體管、二極管、電阻、電容、脈沖功率變壓器、電感組成，脈寬調(diào)制電路是由脈寬調(diào)制集成電路、電阻、電容組成，從充電回路中取得充電電壓和充電電流值信號，經(jīng)脈寬調(diào)制電路，控制脈寬調(diào)制直流變換器的輸出，充放電開關(guān)電路，是由集成計(jì)數(shù)譯碼器，開關(guān)晶體管、二極管、電感、電阻組成，由計(jì)數(shù)譯碼器控制充電、放電、間隙停充和取樣檢測的時序遁環(huán)及各部分工作的時間，充電檢測電路由集成比較器，集成觸發(fā)器，電阻組成。
專利摘要本實(shí)用新型屬于充電電池的充電電路領(lǐng)域。是由整流電路、脈寬調(diào)制直流變換器、脈寬調(diào)制電路、充放電開關(guān)電路、充電檢測電路五部分組成。充電頻率高，采用“正、負(fù)”脈沖充電，充電速度快，具有對電池電壓和溫度的檢測，充電過程自動調(diào)整控制，不發(fā)熱，效率高，實(shí)現(xiàn)100％充滿電，準(zhǔn)確自動停機(jī)，不過充，有利于延長電池壽命，體積小，重量輕，采用普通元器件，成本低，使用簡便。
文檔編號H02J7/10GK2271062SQ9620771
公開日1997年12月17日 申請日期1996年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月9日
發(fā)明者魏九鼎 申請人:魏九鼎