專利名稱：高效自動(dòng)便攜式快速充電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于蓄電池組的充電和去極化放電，特別涉及只用半導(dǎo)體器件體對(duì)充電或去極化放電進(jìn)行電流調(diào)節(jié)的高效自動(dòng)便攜式充電裝置。
目前充電設(shè)備可分為兩大類常規(guī)充電和快速充電。常規(guī)充電需要熟練的充電工操作，充電后可以使蓄電池恢復(fù)到額定容量，但常規(guī)充電電流小且按I＝Ie 進(jìn)行衰減，所以充電時(shí)間較長(zhǎng)，一般需要十幾個(gè)小時(shí)。快速充電采用大電流充電，并設(shè)有短時(shí)放電的直流電子開(kāi)關(guān)，使充電過(guò)程縮短到幾小時(shí)。但是快速充電，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，推廣應(yīng)用較困難，使用壽命縮短。1991年7月3日中國(guó)專利局公告了申請(qǐng)?zhí)枮?0207912.3，名稱為“家用快速充電器”的實(shí)用新型專利申請(qǐng)，該專利由充，放電電路構(gòu)成，是較好的一種快速充電器，但由于電路的局限，只可能用于小型干電池的充電。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用可控硅脈沖整流和數(shù)字集成電路構(gòu)成充、放電過(guò)程高效全自動(dòng)化，提高充電器的工作可靠性和較完善的保護(hù)功能，結(jié)構(gòu)緊湊，造價(jià)低，便于攜帶的蓄電池快速充電裝置。
本實(shí)用新型由電壓選擇部份、充電回路、放電回路、恒流控制定時(shí)控制、保護(hù)電路、顯示電路及外殼構(gòu)成，其特征在于a、充電回路由單向可控硅V1和觸發(fā)電路組成，其中單向可控硅V1的控制極通過(guò)光電耦合器V2與觸發(fā)電路連接，觸發(fā)電路由單結(jié)晶二極管組成；
b、放電回路由單向可控硅V10、電容C28、電阻R4及單結(jié)晶二極管構(gòu)成的觸發(fā)電路構(gòu)成；c、恒流控制電路由接在充電電路未端的串接電阻R25、R28，兩電阻串接的起點(diǎn)端和未端分別與運(yùn)算放大器D1的輸入端相接，運(yùn)算放大器的輸出端與電阻W1、R7串連后接在放電回路中動(dòng)態(tài)負(fù)載V4的基極上。
d、保護(hù)電路由電壓取樣電路和運(yùn)算放大器D2的及由電壓比較器D4組成。
本實(shí)用新型的工作原理和電路描述如下充電回路，采用10A單向可控硅V1作半波對(duì)控整流，即V1的陰極A1與轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S2，動(dòng)片連接，通過(guò)S2選擇后取得交流電壓；V1的陰極K1與被充電池的正極連接；V1的控制極g1與光電耦合器V2(型號(hào)為4N25)，光敏三極管部分的4腳連接，光敏三極管的另一端5腳接限流電阻R5，R5的另一端接整流二極管V7的負(fù)端，V7另一端負(fù)極接變壓器L38端，L3另一端9與V1的陰極K1連接。對(duì)控硅V1導(dǎo)通與否取決于該回路的觸發(fā)電路，觸發(fā)電路與V1之間采用光電耦合器V2隔離。觸發(fā)電路的同步梯形波電壓由整流二極管V5、R1、V6組成，即V5的正極與變壓器L2的24V抽頭連接，另一端與電阻R1連接，R1另一端連接，9V穩(wěn)壓二極管V6的負(fù)極，V6的正極連接地。觸發(fā)電路由V3、V4、C1等元件是這樣聯(lián)接的。V3是單結(jié)晶二極管(型號(hào)為BT33)V3的基極2接R2的一端，R2的另一端接V6的負(fù)極。V的基極1與光電耦合器V2的發(fā)光二極管部分第1腳連接，V2的2腳接地。V3的發(fā)射極與電容器C1一端、R6的一端連接并連接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)S3的一端，C1的另一端接地，R6的另一端接三極管V4的集電極，V4的發(fā)射極接R3的一端，R3另一端接V6的負(fù)極。V4的基極接R4和R7，R4的另一端近V6的負(fù)極，R7的另一端接可調(diào)電阻W1的一端，W1的另一端接集成電路LM324的第8腳。觸發(fā)電路可以通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅V1的導(dǎo)通角，即調(diào)節(jié)充電電流的大小。
放電回路，放電回路由可控硅V10和觸發(fā)電路V8、V9、V11等元件組成，它們的聯(lián)接方法如下。可控硅V10(型號(hào)可V1同)的陽(yáng)極A2與V1的陰極K1連接，該接點(diǎn)是充電機(jī)的正極輸出端，充電時(shí)與蓄電池正極連接。V10的陰極與電容器C28正端連接，同時(shí)連接電阻R41一端，C28的負(fù)極和R41另一端接在一起，并與電流表A正端連接，該接點(diǎn)是充電機(jī)的負(fù)極輸出端，充電機(jī)的負(fù)極輸出端，充電與蓄電池的負(fù)極連接。電流表的另一端與保護(hù)電路聯(lián)接，V10是放電的主回路，放電電流大小與時(shí)間由放電觸發(fā)電路控制。觸發(fā)電路是這樣聯(lián)接的。變壓器次級(jí)繞組L4的11端接二極管V8的正極另一端負(fù)極接限流電阻R8的一端，R8另一端接穩(wěn)壓二極管V9的負(fù)極，此端為同步梯形波電壓的輸出端，它分別與可調(diào)電阻W2和電阻R10連接。R10的另一端接單結(jié)晶二極管V11的第二基極，V11的第1基極與可控硅V10的控制極g2同時(shí)接電阻R11的一端，R11另一端接V10的陰極K2。W2另一端與電阻R9連接，R9的另一端接V11的發(fā)射極，同時(shí)接電容器C2，C2的另一端接V10的陰極K2。
充電回路中的可控硅V1與放電回路中的可控硅V10是導(dǎo)通的，其觸發(fā)控制相位相差180°，即V1在交流電的正半周導(dǎo)通充電，V10在交流電的負(fù)半周導(dǎo)通放電。實(shí)現(xiàn)方法通過(guò)變壓的次級(jí)繞組L3、L4的反相接法。即V1的控制極g1的供電電壓由L3供給，接法是這樣的L3的8端與整流二極管V7的正端相接，并通過(guò)R5、V2加到控制極g1上，其電壓相位與V1陰極上的電壓同相位，即交流電的正半周，導(dǎo)電過(guò)程如下交流電正半周——V7取得同步電壓觸發(fā)可控硅－可控硅V1導(dǎo)通產(chǎn)生充電電流——交流電正半周過(guò)時(shí)可控硅關(guān)斷，充電停止。
V10的控制極供電由L4供給，接法是這樣的，L4的11端其相位與L3的8端反相即是異名端，它與整充二極管V8正端相接，并通過(guò)單結(jié)晶體二極管的第1基極加到控制極g2上。導(dǎo)電過(guò)程如下。
交流電負(fù)半周——V8整流后供觸發(fā)電路工作，觸發(fā)脈沖加到可控硅g2上——可控硅V10，陽(yáng)極上加有電池直流正電壓，這時(shí)可控硅V10導(dǎo)通(導(dǎo)通角大小由W2調(diào)節(jié))，——蓄電池通過(guò)可控硅V10，R41放電，同時(shí)向電容器C28充電，——當(dāng)C28兩端電壓上升接近蓄電池電壓，同時(shí)交流電通過(guò)V10關(guān)斷，放電停止——C28上的電壓通過(guò)R41放電。
以上充放電過(guò)程周而復(fù)始2、保護(hù)電路及顯示本實(shí)用新型的保護(hù)電路，由運(yùn)算放大器及其他元件組成，它具有恒流充電，短路，反接過(guò)載保護(hù)以及正常充電，故障顯示功能。工作原理如下。充電回路的負(fù)極性輸出端即被充蓄電池的負(fù)端通過(guò)電流表A和電阻R25入地，充電電流在R25上產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓的大小直接反應(yīng)了充電電流的大小，它加在運(yùn)算放大器D1的同相輸入端。D1采用直流放大器接法，即輸出端與輸出端同相，其輸出大小與輸入端成正比。輸出端通過(guò)W1、R7與充電觸發(fā)電路中調(diào)整管V4的基極，這樣當(dāng)充電電流過(guò)大，在R25上產(chǎn)生的電壓增高D1的輸出電壓，增高V4基極電位升高，控制觸發(fā)電路供充電可控硅V1導(dǎo)通角減小，使充電電流減小。反之充電流增大。這樣恒定了充電電流。當(dāng)被充電蓄電池過(guò)載和短路時(shí)，D1的輸出電壓升高導(dǎo)至觸發(fā)電路停止工作使充電電流為零。這樣就完成了自動(dòng)恒流和過(guò)載、短路自動(dòng)保護(hù)功能。
具體電路是這樣連接的。充電回路的負(fù)極性輸出端(在充電回路中已敘述)連接電流表A的正端，負(fù)端接運(yùn)算放大器D1的10腳并連接電阻R25的一端，R25的另一端接地。D1的9腳接電阻R26的一端和電阻R27、電容C22的一端，R26另一端接地，R27另一端和C22的另一端接在一起并與D1的8腳連接，D1的8腳又與觸發(fā)電路的調(diào)整電阻W1連接。(以下的聯(lián)接已在充電觸發(fā)電路中敘述)反接保護(hù)和故障顯示部分由V21、W3、D2、D4、V34等元件組成。工作原理如下。充電回路的正極輸出端通過(guò)二極管V21隔離，與由C21、R21、V22、R22、W3、R23等元件組成的電壓取樣電路，由W3輸出。當(dāng)蓄電池反接或上述過(guò)載短路等故障使充電回路停止工作，情況下W3輸出為0，否則輸出為高電位，該信號(hào)送入運(yùn)算放大器D2的同相輸入端，當(dāng)輸入信號(hào)為0時(shí)，D2的輸出信號(hào)送入運(yùn)算放大器D4，D4接為電壓比較器，其同相輸入端接收D2的信號(hào)，反相輸入端接有由R34、R37組成的5V分壓器電壓為2.7V。當(dāng)D2輸入信號(hào)低于2.7V時(shí)，D4輸出低電平，反之D4輸出高電平，這時(shí)通過(guò)V34使紅色故障指示燈V27亮，同時(shí)通過(guò)S3將觸發(fā)電路中的V3發(fā)射極拉為低電平，強(qiáng)制觸發(fā)電路停止工作。反之V27不亮，綠色正常指示燈V28亮，機(jī)器正常工作。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是較佳的電路設(shè)計(jì)，使整個(gè)充電過(guò)程在最佳狀態(tài)下進(jìn)行，消除了蓄電池充電過(guò)程的極化，縮短了充電時(shí)間，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，且操作簡(jiǎn)單，工作可靠、適應(yīng)于各種蓄電池充電需要。
本實(shí)用新型附

圖1為電路原理框圖。
本實(shí)用新型附圖2為電路圖。
本實(shí)用新型通過(guò)實(shí)施例得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也通過(guò)下列實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述
該電路具體實(shí)施如下。
充電回路的正極輸出端(在充電回路中已敘述)接二極管V21的正端，另一端接電阻R21和電容C21，C21另一端接地。R21的另一端、V22的另一端接地，R22的另一端接可調(diào)電阻W3一端和電阻R24一端和運(yùn)算放大器D2的5腳。R24另一端接地，W3另一端接電阻R23一端，R23另一端接地。D2的6腳接電阻R28，二極管V23的正極端和運(yùn)算放器D4的3腳，運(yùn)算放大器接D3的13腳、電容器C26的一端。R28另一端接D2的7腳，V23的另一端接D2的7腳，C26的另一端接地。運(yùn)算放器D4的2腳接電阻R34一端和電阻R37的一端，R37另一端接地，R34另一端接5V穩(wěn)壓輸出端(以下電路在定時(shí)電路中敘述)。運(yùn)算放大器D4的1腳接二極管V34負(fù)端，紅色發(fā)光二極管V27負(fù)端。V34另一端接S3和電阻R32一端(R32另一端在定時(shí)電路中敘述，S3另一端已在充電回路中敘述)。V27另一端接綠色發(fā)光二極管V28正端，黃色發(fā)光二極管V29正端，電阻R31的一端。R31另一端接9V穩(wěn)壓電源輸出端(9V電源端在定時(shí)電路中敘述)。V28另一端接穩(wěn)壓二極管V32負(fù)端，V32另一端接地。(V29另一端在定時(shí)電路中敘述)。
定時(shí)及顯示電路定時(shí)及顯示電路由D3、D5和V30、V31、V29等元件組成。其工作過(guò)程如下，當(dāng)充電工作正常時(shí)，從D2送出高電平至運(yùn)算放大器D3的13腳，D3的14腳輸出低電平送到D5計(jì)數(shù)集成塊4060的12腳。4060為帶振蕩、分頻的十四級(jí)計(jì)數(shù)器，12腳輸入高電平時(shí)計(jì)數(shù)器清零，當(dāng)D2送入低電平時(shí)，D3的14腳輸出高電平至D5的12腳，這時(shí)計(jì)數(shù)器清零當(dāng)12腳輸入低電率時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。D5的9、10、11腳接有C27、R40、R39使計(jì)數(shù)時(shí)鐘為1秒，D5的1腳為30秒輸出，2腳為1小時(shí)輸出，3腳為2小時(shí)輸出。(輸出為高電平有效)當(dāng)計(jì)數(shù)時(shí)間到時(shí)，D5輸出高電平至三極管V30、V31的基極。V30和V31飽和導(dǎo)通，V30的集電極通過(guò)R32，S3將觸發(fā)電路V3的發(fā)射極電位拉為低電位觸發(fā)電路停止工作使充電可控硅V1截止，即充電停止。同時(shí)V31集電極為0，V29黃色指示燈亮，充電結(jié)束其他指示燈息滅，反之V29息滅充電繼續(xù)。
該電路具體實(shí)施如下D1－D4運(yùn)算放大器及D5計(jì)數(shù)器的供電電路，是這樣連接的，從變壓器次級(jí)繞組L2的6端引線至二極管V24正端。V24另一端接電容器C23和電阻R29，C23另一端接地。R29另一端接電容器C24，電阻R31、R30和9V穩(wěn)壓二極管V25，以及接運(yùn)算放大器LM324(D1－D4)的第4腳，計(jì)數(shù)器4060，D5的某16腳。D1－D4的11腳接地，D5的8腳接地。C24另一端接地，V25另一端接地，R31另一端接V27、V28、V29發(fā)光二極管的正端，V27另一端接D4的1腳，V28另一端接穩(wěn)壓管V32負(fù)極，V32另一端接地。V29另一端接三極管V31的集電極。R30另一端接電容器C25，5V穩(wěn)壓二管V26和電阻R34、R35。C25、V26的另一端都接地。R34另一端接D4的2腳和電阻R37的一端，R37另一端接地。R35另一端接運(yùn)算放大器D3的12腳，12腳又與電阻R36連接，R36另一端接D3的14腳，14腳又與計(jì)數(shù)器D5的12腳連接。D5的9腳接電容器C27，D5的10腳接電阻R40，D5的11腳接電阻R39，R39R40、C27等的另一端接在一起。D5的1腳接二極管V35的正極，D5的2腳接二極管V36的正極，D5的3腳接二極V37的正端，V35、V36、V37的另一端接在一起并與電阻R38的一端。R38的另一端接三極管V30和V31的基極，V30、V31的基極接在一起并與電阻R33連接，R33的另一端接地。V30的集電極接電阻R32、R32的另一端接S3和V34(其接法在保護(hù)電路已敘述)。
上述電路均安裝在一個(gè)由塑料無(wú)制的20×10×5厘米的盒內(nèi)，充電接口、指示燈，可調(diào)電阻、電流表均安裝在盒的正面面上。
權(quán)利要求1.一種高效自動(dòng)便攜式快速充電機(jī)，由電壓選擇部份、充電回路、放電回路、恒流控制定時(shí)控制、保護(hù)電路、顯示電路及外殼構(gòu)成，其特征在于a、充電回路由單向可控硅V1和觸發(fā)電路組成，其中單向可控硅V1的控制極通過(guò)光電耦合器V2與觸發(fā)電路連接，觸發(fā)電路由單結(jié)晶二極管組成；b、放電回路由單向可控硅V10、電容C23、電阻R4及單結(jié)晶二極管構(gòu)成的觸發(fā)電路構(gòu)成；c、恒流控制電路由接在充電電路未端的串接電阻R25、R26，兩電阻串接的起點(diǎn)端和未端分別與運(yùn)算放大器D1的輸入端相接，運(yùn)算放大器的輸出端與電阻W1、R7串連后接在放電回路中動(dòng)態(tài)負(fù)載V4的基極上。d、保護(hù)電路由電壓取樣電路和運(yùn)算放大器D2的及由電壓比較器D4組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于蓄電池的充電和去極化放電的一種高效自動(dòng)便攜式快速充電機(jī)，由電壓選擇部分、充電回路、放電回路、恒流控制定時(shí)控制、保護(hù)電路、顯示電路及外殼構(gòu)成，是較佳的電路設(shè)計(jì)，使整個(gè)充電過(guò)程在最佳狀態(tài)下進(jìn)行，消除了蓄電池充電過(guò)程的極化，縮短了充電時(shí)間，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，且操作簡(jiǎn)單、工作可靠、適應(yīng)于各種蓄電池充電需要。
文檔編號(hào)H02J7/10GK2198705SQ9420211
公開(kāi)日1995年5月24日 申請(qǐng)日期1994年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月22日
發(fā)明者曹建華 申請(qǐng)人:云南大成數(shù)控?cái)?shù)顯技術(shù)公司