專(zhuān)利名稱(chēng)：全自動(dòng)電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種充電器，尤其是涉及一種鉛酸蓄電池用的全自動(dòng)電池充電器。
背景技術(shù)：
目前所公開(kāi)的充電器，大都為兩種結(jié)構(gòu)，一種為恒壓式充電器，雖然它不會(huì)出現(xiàn)過(guò)充現(xiàn)象，前期充電線性較好，但不足的是采用恒壓式充電器，其初充電流太大，對(duì)電池有沖擊，較危險(xiǎn)。其次，在充電后期，其充電速度較慢，出現(xiàn)電池充電電量不足的現(xiàn)象。另一種結(jié)構(gòu)為恒流式充電器，雖然能提高充電速度，并克服電池初充時(shí)電流較大的特點(diǎn)，但不足之處是，充電易過(guò)充，充電狀態(tài)不容易確定，另一方面，由于電池易極化，縮短電池的使用壽命。上述二種結(jié)構(gòu)的充電器均無(wú)充電狀態(tài)顯示，因此電池在充電過(guò)程中無(wú)法得知電池動(dòng)態(tài)各階段的充電狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種全自動(dòng)電池充電器，將電池電壓信號(hào)送到微處理器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并輸出相應(yīng)的相位觸發(fā)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)恒功率脈沖充電，消除電池極化現(xiàn)象。
本實(shí)用新型的進(jìn)一步的目的是提供一種能顯示充電電池各階段充電狀態(tài)的全自動(dòng)電池充電器。
本實(shí)用新型為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是一種全自動(dòng)電池充電器，包括電源變壓器，主控制電路和可控硅整流電路，所述的主控制電路包括與變壓器第一副邊連接的電源電路、微處理器、整形電路、電池電壓采樣電路和驅(qū)動(dòng)電路，整形電路的輸入端接電源電路中的全波整流輸出端T；整形電路的輸出端接微處理器的非可屏蔽中斷腳；與電池正極連接的電池電壓采樣電路其輸出端接微處理器的A/D轉(zhuǎn)換腳；微處理器的觸發(fā)信號(hào)腳通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與可控硅整流電路中可控硅的控制極相連；所述的可控硅整流電路包括與變壓器第二副邊連接的可控硅QA1、QA2構(gòu)成的電池充電回路和分別與可控硅QA1、QA2控制極連接的二極管DA2、DA1，可控硅QA1的陽(yáng)極與QA2的陽(yáng)極并接連接至充電電池的負(fù)極，變壓器副第二副邊上的輸出中心抽頭接充電電池的正極。
本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述微處理器各功能輸入腳與各功能選擇開(kāi)關(guān)連接，且微處理器還具有顯示各功能所輸出腳，并與各發(fā)光二極管和電阻連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案后的優(yōu)點(diǎn)在于1、本實(shí)用新型采用內(nèi)置充電編程程序的微處理器，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在負(fù)脈沖時(shí)對(duì)電池電壓進(jìn)行采樣，將信號(hào)送到微處理器內(nèi)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換處理，并由微處理器的相位觸發(fā)信號(hào)改變可控硅的導(dǎo)通角，控制可控硅整流電路的輸出功率，實(shí)現(xiàn)恒功率充電，在電池充足后會(huì)自動(dòng)停止充電，充電線性很好，充電速度快。2、本實(shí)用新型采用脈沖充電，能消除電池內(nèi)部產(chǎn)生的極化現(xiàn)象，延長(zhǎng)電池的使用壽命。3、本實(shí)用新型采用微處理器，能對(duì)充電器未連入電池或電池極性反接時(shí)，具有有極性保護(hù)功能。4、本實(shí)用新型的微處理器對(duì)電池電壓采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，能精確地計(jì)算出電池各個(gè)階段的充電狀態(tài)，并在控制面板上作出相應(yīng)的顯示，操作簡(jiǎn)單直觀。5、本實(shí)用新型的充電器無(wú)高頻開(kāi)關(guān)電路，因此對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染，是綠環(huán)保型產(chǎn)品。


圖1是本實(shí)用新型的電路方框圖。
圖2是本實(shí)用新型的電原理圖。
具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖1、2所示的全自動(dòng)電池充電器，包括電源變壓器1，主控制電路2和可控硅整流電路3，電源變壓器1采用線性變壓器，具有過(guò)載能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，變壓器1的原邊處設(shè)有保護(hù)器F1，見(jiàn)圖1、2所示，本實(shí)用新型的主控制電路2包括與變壓器第一副邊連接的電源電路2-1、整形電路2-3、微處理器2-4、電池電壓采樣電路2-2和驅(qū)動(dòng)電路2-5。
見(jiàn)圖2所示，電源電路2-1由二極管D1、D2、D3、D4、D6，電容C1、C2、C5以及三端穩(wěn)壓器U1構(gòu)成的全橋整流濾波電路，三端穩(wěn)壓器U1采用78M05，輸出直流5V接微處理器2-4的電源正極腳。
整形電路2-3包括電阻R1、R2、電容C3和二極管D5，其的輸入端即電阻R1連接在全橋整流電路的輸出端T點(diǎn)，電阻R2與電容C3構(gòu)成并聯(lián)支路，且電阻R1與并聯(lián)支路串聯(lián)分壓后與鉗位二極管D5連接，使12V60Hz交流電經(jīng)全波整流后得到120Hz波形，通過(guò)分壓整形得到120Hz梯形波，或12V50Hz交流電經(jīng)全波整流后得到100Hz波形，通過(guò)分壓整形得到100Hz梯形波，將信號(hào)送至微處理器2-4的非可屏蔽中斷腳，D5為鉗位二極管，使NMI腳的輸入電壓鉗位在5V。
與電池正極連接的電池電壓采樣電路2-2由電阻R7、R8和二極管D7、D8構(gòu)成，電阻R7與R8串聯(lián)分壓，電池電壓通過(guò)R7、R8進(jìn)行比例分壓輸入到微處理器2-4的A/D轉(zhuǎn)換輸入腳，對(duì)電池電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，且電阻R7、R8的結(jié)點(diǎn)處接有正向鉗位二極管D7和反向鉗位二極管D8，鉗位二極管D7使A/D轉(zhuǎn)換輸入腳的輸入電壓鉗位在5V。當(dāng)充電器未連入電池或電池極性反接時(shí)，采樣電路2-2將低電平信號(hào)或負(fù)電壓信號(hào)送到微處理器2-4，微處理器2-4的可控硅觸發(fā)信號(hào)輸出腳PB5輸出高電平，充電器無(wú)電壓電流輸出而起到安全保護(hù)作用。
見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型的微處理器2-4采用ST62系列、PIC系列等單片機(jī)，并內(nèi)設(shè)有充電編程序，該程序主要由主程序和三個(gè)中斷(NMI中斷、Port A中斷和Port B)服務(wù)子程序組成，主程序主要完成A/D轉(zhuǎn)換，并對(duì)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行判斷；Port A中斷和Port B主要對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，決定可控硅相位觸發(fā)信號(hào)；NMI中斷則根據(jù)主程序?qū)/D轉(zhuǎn)換的判斷結(jié)果和按鍵掃描的結(jié)果在可控硅觸發(fā)信號(hào)輸出腳PB5輸出相應(yīng)的相位觸發(fā)信號(hào)。
微處理器2-4具有TIMER定時(shí)/計(jì)數(shù)器接腳，通過(guò)R3上拉防止定時(shí)/計(jì)數(shù)器誤動(dòng)作；Osin為時(shí)鐘輸入腳，外接晶振CR1；Osout為時(shí)鐘輸出腳；NMI為非可屏蔽中斷腳，TEST為編程電壓輸入腳；REST為復(fù)位引腳，低電平復(fù)位；PB6為A/D轉(zhuǎn)換輸入腳；PB5為可控硅觸發(fā)信號(hào)輸出腳。
微處理器2-4的各功能輸入腳與各功能選擇開(kāi)關(guān)連接，見(jiàn)圖2，其功能輸入腳為PA3、PA4、PA5、PB1、PB2、PB3，其中PA3與薄膜按鍵SW1連接，作為6V2A或12V2A電池充電操作按鍵控制端；PA4與薄膜按鍵SW2連接，作為6V12A或12V12A電池充電操作按鍵控制端；PA5與薄膜按鍵SW3連接，作為12V 75A引擎啟動(dòng)操作按鍵控制端；PB1與薄膜按鍵SW4連接，作為12V電池充電操作按鍵控制端；PB2為為功能擴(kuò)展端腳；PB3與薄膜按鍵SW6連接，作為6V電池充電操作按鍵控制端。
微處理器2-4還具有各功能輸出腳，并與各發(fā)光二極管和電阻連接，各功能輸出腳包括充電狀態(tài)顯示腳和各充電操作指示腳。充電狀態(tài)顯示腳見(jiàn)圖2，為PC4、PC5、PC6、PC7、PB7、PB4，其中PC4腳接發(fā)光二極管D12和限流電阻R6，當(dāng)D1 2常亮，表示有正常電池接入并開(kāi)始充電，或充電完成0％～25％，當(dāng)D12閃亮，表示有非正常電池接入并停止充電，并伴有指示燈閃亮以示警告；PC5腳接發(fā)光二極管D11和限流電阻R5，當(dāng)D11被點(diǎn)亮，表示充電完成20％～50％；PC6腳接發(fā)光二極管D10和限流電阻R14，當(dāng)D10被點(diǎn)亮，表示充電完成35％～90％；PC7腳接發(fā)光二極管D9和限流電阻R4，當(dāng)D9被點(diǎn)亮，表示充電完成75％～100％；PB7腳接發(fā)光二極管D20和限流電阻R6，當(dāng)D20常亮表示電池接反或未接入電池；PB4接限流電阻R11和發(fā)光二極管D19，D19被點(diǎn)亮表示電池充電已完成。
各充電操作指示腳見(jiàn)圖2，為PA0、PA1、PA2、PA6、PA7、PB0，其中PA0接發(fā)光二極管D13和限流電阻R9，當(dāng)D13被點(diǎn)亮表示6V 2A或12V 2A充電流操作有效；PA1接發(fā)光二極管D14和限流電阻R17，當(dāng)D14被點(diǎn)亮表示6V12A或12V12A充電流操作有效；PA2接發(fā)光二極管D15和限流電阻R16，D15被點(diǎn)亮表示12V75A引擎啟動(dòng)操作有效；PA6接發(fā)光二極管D16和限流電阻R18，D16被點(diǎn)亮表示12V電池充電操作有效；PA7為功能擴(kuò)展腳；PB0接發(fā)光二極管D18和限流電阻R19，D18被點(diǎn)亮表示6V電池充電操作有效。
見(jiàn)圖2所示，可控硅整流電路3包括與變壓器第二副邊連接的可控硅QA1、QA2構(gòu)成的電池充電回路，以及分別與可控硅QA1、QA2控制極連接的二極管DA2、DA1，可控硅QA1、QA2采用STYN255單向可控硅，二極管DA2、DA1防電流回灌影響微處理器2-4的正常工作，可控硅QA1的陽(yáng)極與QA2的陽(yáng)極并接連接至充電電池的負(fù)極，變壓器副第二副邊上的輸出中心抽頭接充電電池的正極，微處理器2-4的PB5腳通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路2-5與可控硅整流電路3中可控硅的控制極相連，通過(guò)采樣信號(hào)和功能選擇，經(jīng)微處理器2-4的觸發(fā)信號(hào)而改變可控硅QA1、QA2的導(dǎo)通角，進(jìn)行恒功率充電。見(jiàn)圖2，該驅(qū)動(dòng)電路2-5由電阻R12、R13和三極管Q1構(gòu)成，R12、R13串聯(lián)后接點(diǎn)接三極管Q1的基電極，三極管Q1的集電極分別通過(guò)二極管DA2、DA1接可控硅QA1、QA2的控制極，三極管Q1的發(fā)射極接電源。為防止電流過(guò)大，在可控硅QA1、QA2的控制極與二極管DA2、DA1之間還分別串接限流電阻RA2、RA1。
見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下，接通電源后，電源變壓器1工作，一路通過(guò)整流濾波電路2-1整流濾波后輸出5V的電壓，供微處理器2-4工作，另一路接可控硅整流電路3。通電后的微處理器2-4復(fù)位進(jìn)入初始化狀態(tài)，PA0腳輸出低電平，點(diǎn)亮發(fā)光二極管D13；PB5腳輸出高電平，使三極管Q1處于截止?fàn)顟B(tài)；PA6腳輸出低電平，點(diǎn)亮發(fā)光二極管D16；PB7輸出低電平，點(diǎn)亮發(fā)光二極管D20。在正確接入電池后，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)不對(duì)鍵盤(pán)操作，默認(rèn)為12V2A充電，采樣信號(hào)經(jīng)電池電壓采樣電路接2-2輸至PB6腳，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果在PB5腳輸出相應(yīng)的相位觸發(fā)信號(hào)，導(dǎo)通可控硅對(duì)電池進(jìn)行脈沖充電。微處理器4-2在負(fù)脈沖時(shí)通過(guò)采樣電路2-2采樣電池電壓，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果將電池充電狀態(tài)通過(guò)發(fā)光二極管D12、D11、D10、D9進(jìn)行顯示。當(dāng)充電完畢后，信號(hào)通過(guò)電池電壓采樣電路接2-2輸至PB6腳，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，PB5腳輸出高電平，同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管D19。
如按下薄膜按鍵SW2，則PB7腳輸出低電平、PC4腳輸出高電平，發(fā)光二極管D12滅，點(diǎn)亮發(fā)光二極管D20，PA0腳輸出高電平，滅掉發(fā)光二極管D13，PA1腳輸出低電平，點(diǎn)亮發(fā)光二極管D14，表示按鍵操作有效。幾秒鐘后，PB7腳輸出高電平、PC4腳輸出低電平，發(fā)光二極管D20滅，點(diǎn)亮發(fā)光二極管D12以示開(kāi)始12V12A充電，同時(shí)導(dǎo)通可控硅對(duì)電池進(jìn)行脈沖充電，微處理器4-2在負(fù)脈沖時(shí)通過(guò)采樣電路2-2采樣電池電壓，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果將電池充電狀態(tài)通過(guò)發(fā)光二極管D12、D11、D10、D9進(jìn)行顯示。當(dāng)充電完畢后，信號(hào)通過(guò)電池電壓采樣電路接2-2輸至PB6腳，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，PB5腳輸出高電平，同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管D19。
當(dāng)充電器未連入電池或電池極性反接時(shí)，采樣電路2-2將低電平信號(hào)或負(fù)電壓信號(hào)送到微處理器2-4，微處理器2-4的可控硅觸發(fā)信號(hào)輸出腳PB5輸出高電平，充電器無(wú)電壓電流輸出而起到保護(hù)作用。
按下SW3鍵，微處理器2-4的PB5腳輸出低電平，使三極管Q1處于導(dǎo)通狀態(tài)，使可控硅完全導(dǎo)通，為引擎啟動(dòng)提供不超過(guò)8秒的12V75A啟動(dòng)電源。
本實(shí)用新型電源電壓適應(yīng)范圍較寬，在110V～120V、220V～240V，50Hz/60Hz，適用于6V、12V規(guī)格的鉛酸電池。
權(quán)利要求1.一種全自動(dòng)電池充電器，包括電源變壓器(1)，主控制電路(2)和可控硅整流電路(3)，其特征在于a、所述的主控制電路(2)包括與變壓器第一副邊連接的電源電路(2-1)、整形電路(2-3)、微處理器(2-4)、電池電壓采樣電路(2-2)和驅(qū)動(dòng)電路(2-5)，整形電路(2-3)的輸入端接電源電路(2-1)中的全波整流輸出端T；整形電路(2-3)的輸出端接微處理器(2-4)的非可屏蔽中斷腳；與電池正極連接的電池電壓采樣電路(2-2)其輸出端接微處理器(2-4)的A/D轉(zhuǎn)換腳；微處理器(2-4)的觸發(fā)信號(hào)腳通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路(2-5)與可控硅整流電路(3)中可控硅的控制極相連；b、所述的可控硅整流電路(3)包括與變壓器第二副邊連接的可控硅QA1、QA2構(gòu)成的電池充電回路和分別與可控硅QA1、QA2控制極連接的二極管DA1、DA2，可控硅QA1的陽(yáng)極與QA2的陽(yáng)極并接連接至充電電池的負(fù)極，變壓器副第二副邊上的輸出中心抽頭接充電電池的正極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)電池充電器，其特征在于微處理器(2-4)具有與各功能選擇開(kāi)關(guān)連接的各功能輸入腳，且微處理器(2-4)還具有顯示各功能的輸出腳，并與各發(fā)光二極管和電阻連接；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全自動(dòng)電池充電器，其特征在于所述的微處理器(2-4)的各功能輸出腳包括充電狀態(tài)顯示腳和各充電操作指示腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)電池充電器，其特征在于所述的整形電路(2-3)包括電阻R1、R2、電容C3和二極管D5，電阻R1連接在全橋整流電路的T點(diǎn)，電阻R1與由電阻R2與電容C3構(gòu)成并聯(lián)支路進(jìn)行串聯(lián)分壓，并與正向鉗位二極管D5連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)電池充電器，其特征在于所述的電池電壓采樣電路(2-2)由電阻R7、R8和二極管D7、D8構(gòu)成，電阻R7與R8串聯(lián)分壓，且電阻R7、R8的結(jié)點(diǎn)處接有鉗位二極管D7、D8。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)電池充電器，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)電路(2-5)由電阻R12、R13和三極管Q1構(gòu)成，R12、R13串聯(lián)后接點(diǎn)接三極管Q1的基電極，三極管Q1的集電極分別通過(guò)二極管DA2、DA1接可控硅QA1、QA2的控制極，三極管Q1的發(fā)射極接電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的全自動(dòng)電池充電器，其特征在于所述的可控硅QA1、QA2的控制極與二極管DA2、DA1之間還分別串接限流電阻RA2、RA1。
專(zhuān)利摘要一種全自動(dòng)電池充電器，包括電源變壓器，主控制電路和可控硅整流電路，所述的主控制電路包括與變壓器第一副邊連接的電源電路、微處理器、整形電路、電池電壓采樣電路和驅(qū)動(dòng)電路，所述的可控硅整流電路包括與變壓器第二副邊連接的可控硅QA1、QA2構(gòu)成的電池充電回路以及分別與可控硅QA1、QA2控制極連接的二極管DA2、DA1，可控硅QA1的陽(yáng)極與QA2的陽(yáng)極并接連接至充電電池的負(fù)極，變壓器副第二副邊上的輸出中心抽頭接充電電池的正極。本實(shí)用新型將檢測(cè)到的電池電壓信號(hào)輸入微處理器內(nèi)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并輸出相應(yīng)的相位觸發(fā)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)恒功率脈沖充電，消除電池極化現(xiàn)象，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/10GK2640100SQ03277459
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者張道久, 環(huán)要武, 伏海星 申請(qǐng)人:常州市巨泰電子有限公司