專利名稱：電源變換/鎳鎘電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于由變換器從交流干線為電池組充電的裝置。
小型電子產(chǎn)品趨向微薄型、多品種，使用與干電池同規(guī)格的鎳鎘電池日益增多，鎳鎘電池充電器應(yīng)對(duì)常用不同型號(hào)和節(jié)數(shù)的鎳鎘電池都能進(jìn)行快慢、高效充電。目前國(guó)內(nèi)外鎳鎘電池充電器和國(guó)內(nèi)現(xiàn)已公告的有關(guān)實(shí)用新型專利技術(shù)基本是工頻交流供電，電容降壓或變壓器降壓，半波或全波整流、電容濾波，恒流源充電或恒壓遞減控制充電電流，穩(wěn)壓管限壓，充電電壓檢測(cè)控制、顯示等。鎳鎘電池不同充電電流時(shí)終止充電電壓不同，同一類型電池充電曲線也有差異，僅根據(jù)終止充電電壓或點(diǎn)亮小電珠還不能表示電池充足，只有達(dá)到標(biāo)稱放電容量才是充足電池。密閉型鎳鎘堿性蓄電池較適合恒流源定時(shí)充電。《直流穩(wěn)定電源》彭日知編，介紹的晶體管穩(wěn)壓管恒流源電路，當(dāng)輸入電壓大范圍變化時(shí)穩(wěn)壓管工作電流大幅度變化，引起晶體管基極電位變化，集電極電流隨之變化。穩(wěn)壓管滿足起始工作電流時(shí)，最大工作電流會(huì)使穩(wěn)壓管功耗增加過(guò)大。雙環(huán)互補(bǔ)恒流源可提高輸出電流恒定性，但增加了串聯(lián)回路的壓降。固定輸入電壓則串聯(lián)電池節(jié)數(shù)大范圍變化時(shí)，晶體管的△Vce變化范圍大，Vce－Ic非線性特性也會(huì)使集電極電流Ic變化，當(dāng)節(jié)數(shù)減少，Vce增加，三極管功耗Pc＝Ic·Vce成倍上升，需用大功率管，提高散熱要求，中國(guó)專利ZL87207210提出在電源變壓器次級(jí)整流回路中串入電容器降壓限流的方法，但如恒流源輸出多擋電流值，則調(diào)整不便。
本實(shí)用新型的目的是提供一種電源變換／鎳鎘電池充電裝置，它能對(duì)常用鎳鎘電池UM3(5號(hào))、UM4(7號(hào))、任意節(jié)數(shù)(例1～4節(jié))、進(jìn)行快慢、高效充電。并能輸出對(duì)稱直流電源。
本實(shí)用新型從充電和電源變換兩個(gè)功能技術(shù)角度綜合構(gòu)思設(shè)計(jì)。
1.充電功能，為了在多種功能組合選擇中都能獲得高效，規(guī)范充電效果。關(guān)鍵是要解決大范圍改變選擇時(shí)，如何保持充電電流恒定，達(dá)到只需準(zhǔn)確掌握充電時(shí)間就能充足電池容量又不致過(guò)充電目的。該裝置采用電源變壓器系列抽頭電壓與電池節(jié)數(shù)同步切換和基極，集電極，兩組電源獨(dú)立供電的發(fā)光二極管、晶體管恒流源充電電路。如

圖1從變壓器次級(jí)7.5V～端引出半波整流，C1濾波，發(fā)光二極管正向穩(wěn)壓(兼作指示燈)，供BG基極偏壓Vbe，調(diào)整R4－R7控制恒定電流值，根據(jù)UM3(5號(hào))、UM4(7號(hào))鎳鎘電池充電特性和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，選定固定4檔，UMS二檔、慢充50mA(0.1C)15h，快充150mA(0.3C)4 1/2 h，UM4二檔慢充18mA(0.1C)、快充54mA(0.3C)，也可取50mA，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，UM4檔可兼作UM5(8號(hào))充電用。變壓器次級(jí)輸出5檔交流電壓1.5V、3V、4.5V、6V、7.5V，充電狀態(tài)取3V～7.5V，經(jīng)橋式全波整流(D3～D6)，C2濾波輸出平滑直流，經(jīng)串聯(lián)充電電池加到BG集電極一發(fā)射極之間。不同充電電池節(jié)數(shù)對(duì)應(yīng)變壓器次級(jí)交流電壓1節(jié)－3V、2節(jié)－4.5V、3節(jié)－6V、4節(jié)－7.5V，由開(kāi)關(guān)K2同步切換，在不同節(jié)數(shù)和輸入電壓情況下，△VCe≤1V，△IC變化很小，獲得大范圍變化條件下精確的恒流特性。BG的Vce保持在1.5V±0.5V之間，最大功耗pc＝Ic。Vce≤2V×150mA＝300mW，可用小功率管，密閉型鎳鎘電池的自放電較大，每日約為0.7％，電路中用電阻R9與BG管CE端并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)微電流補(bǔ)充充電，電流值取電池容量的0.5～1％，取2mA，可以補(bǔ)償電池自放電的容量損失，電池充足后轉(zhuǎn)為長(zhǎng)時(shí)間微電流充電，可保持電池容量充足，又不會(huì)過(guò)充電。
2.電源變換器功能，取電源變壓器1.5V、3V、4.5V、6V四檔交流電壓經(jīng)全波整流，電容濾波可輸出四檔直流電壓，輸出電流300mA。變壓器實(shí)際抽頭電壓應(yīng)考慮額定電流時(shí)的變壓器內(nèi)阻壓降及整流二極管的正向壓降。當(dāng)完成常規(guī)充電功能后，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)K1變壓器四檔電壓平行移位，不改變K2位置取得對(duì)稱直流電壓，同時(shí)斷開(kāi)發(fā)光二極管D7，接通電源輸出插孔CK、BG截止，CE端開(kāi)路，R9作微電流充電。
本實(shí)用新型采用了電源變壓器系列抽頭電壓與充電電池節(jié)數(shù)同步切換和恒流管Vb、Vc各自獨(dú)立供電，微電流補(bǔ)充充電等措施，恒流管處于低電壓，低功耗工作狀態(tài)，達(dá)到了大范圍改變功能選擇時(shí)保持充電電流恒定的目的。有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)UM3、UM4鎳鎘電池，1～4節(jié)任意充電節(jié)數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)充電和快速充電的多種功能組合選擇中都能獲得高效，規(guī)范充電效果，同時(shí)獲得多擋電壓輸出電源變換器功能，統(tǒng)籌構(gòu)思，一機(jī)兩用，操作方便，提高了功能價(jià)格比。
附圖及其說(shuō)明如圖1，B電源變壓器，抽頭系列電壓1.5V、3V、4.5V、6V、7.5V／300mA，每檔各增加約1V壓降損失。K12W6D撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，其中2位4刀完成2組4檔電壓平行移位，另2位2刀同時(shí)切換發(fā)光二極管輸入電壓和電源輸出二芯插孔CK。K24W2D開(kāi)關(guān)同時(shí)切換4檔電壓和4節(jié)電池。K34W1D開(kāi)關(guān)選擇4檔恒流值。D1和D3～D6整流二極管1N4001，C1C2電解電容器，C1100n／10V，C21000～2000μ／10V，R2泄放電阻，減少電壓波動(dòng)取510Ω，R3為D7的限流電阻，ID7＝15mA，穩(wěn)定電壓約1.7V，R3390Ω，D7紅發(fā)光二極管作正向穩(wěn)壓管兼充電指示燈，R1330Ω，D2綠發(fā)光二極管作電源變換器和補(bǔ)充充電狀態(tài)指示，R4～R7為4檔偏流電阻，R8下偏流電阻680Ω，BG恒流管3DX203或8050，hfe≥50。R2微電流充電限流電阻1KΩ。
最佳實(shí)施例結(jié)構(gòu)如圖2，分控制部分和電池格，塑料機(jī)殼面板上裝有三個(gè)控制開(kāi)關(guān)，K1微型撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，K2K3直接制作在塑料面板和印刷線路板上，發(fā)光二極管指示燈，電源二芯插孔位于機(jī)殼側(cè)面，機(jī)內(nèi)用印刷線路板布線裝配元器件，電池格從右到左1、2、3、4順序放入電池，正端通過(guò)塑料架結(jié)構(gòu)使電池錯(cuò)誤反接時(shí)不導(dǎo)通，負(fù)端用銅極板加彈簧在塑料槽內(nèi)滑動(dòng)，適應(yīng)5號(hào)、7號(hào)、8號(hào)電池不同長(zhǎng)度。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試電氣數(shù)據(jù)，UM3(5號(hào))，標(biāo)準(zhǔn)慢充電50mA／0.1C.15h和快速充電150mA／0.3C.4 1/2 h，充電節(jié)數(shù)1～4節(jié)任意改變時(shí)，△I／I＜5％，用50mA／0.1C放電≥10小時(shí)，達(dá)到標(biāo)稱500mAh電池容量，電源變換器輸出1.5V、3V、4.5V、6V直流電壓，輸出電流300mA，可直接作外接電源。
權(quán)利要求1.電源變換/鎳鎘電池充電器包括電源變壓器系列抽頭電壓降壓，主輔二組整流、濾波、恒流晶體管基極集電極各自獨(dú)立供電，發(fā)光二極管穩(wěn)壓兼充電指示，晶體管4檔固定恒流值，4檔充電電池節(jié)數(shù)調(diào)節(jié)，供UM3(5號(hào))、UM4(7號(hào))標(biāo)準(zhǔn)充電0.10和快速充電0.3C，并聯(lián)電阻微電流充電，輸出4檔對(duì)稱系列直流電壓，電池節(jié)數(shù)、恒流值、輸出直流電壓檔數(shù)可擴(kuò)展，本實(shí)用新型的技術(shù)特征是a、電源變壓器系列抽頭電壓與充電電池節(jié)數(shù)同步切換，3V(1節(jié))4.5(2節(jié))、6V(3節(jié))、7.5V(4節(jié))，b、輔助電源發(fā)光二極管、晶體管組成基極獨(dú)立穩(wěn)壓恒流源、c、輸出對(duì)稱系列直流電壓1.5V、3V、4.5V、6V/300MA。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于電源變壓器和充電電池節(jié)數(shù)用4W2D開(kāi)關(guān)切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于輔助電源自電源變壓器7.5V端引出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于直流電源用2W6D開(kāi)關(guān)切換，2芯插孔輸出。
專利摘要本實(shí)用新型是兼有鎳鎘電池充電和電源變換器二個(gè)功能的電子裝置。為使鎳鎘電池進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)充電和快速充電以及充電電池節(jié)數(shù)任意改變時(shí)，都能獲得高效充電效果。采用電源變壓器系列抽頭電壓與充電電池節(jié)數(shù)同步切換和恒流晶體管基極、集電極各自獨(dú)立供電的技術(shù)措施。解決了大范圍改變選擇時(shí)，保持充電電流恒定的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，容易調(diào)試、整機(jī)低功耗、微電流充電可補(bǔ)償電池自放電保持電池容量充足。電源變換器功能可輸出對(duì)稱多擋直流電壓，廣泛用于小型電子產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H02J7/10GK2076279SQ8922112
公開(kāi)日1991年5月1日 申請(qǐng)日期1989年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月14日
發(fā)明者孫泉齡 申請(qǐng)人:孫泉齡