專利名稱：全自動電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種通用鎳鎘電池、鎳氫電池自動充電裝置。
背景技術(shù)：
電池電器用途廣泛，品種繁多，使用與干電池同規(guī)格的鎳鎘電池、鎳氫電池日益普及。鎳鎘電池、鎳氫電池容量范圍很大。7號電池容量180mAH～700mAH，5號電池容量500mAH～2000mAH，快充性能有所不同。同一類型、相同容量電池充電曲線有差異，不同類型、不同容量、不同充電速率充電曲線差異更大，一般充電器往往充電不足，不能達(dá)到電池標(biāo)稱放電容量或者過充電致使電池早期失效。中國專利ZL89 2 21127.X《電源變換/鎳鎘電池充電器》提出的技術(shù)方案，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)立供電的晶體管恒流源充電電路，從而解決了大范圍改變選擇時保持充電電流恒定的技術(shù)問題。達(dá)到只需準(zhǔn)確掌握充電時間就能充足電池容量又不致過充電目的。但是該技術(shù)方案仍需人工掌握充電時間，實際運(yùn)用中往往掌握不當(dāng)超過充電時間而過充電。一般充電器不能對鎳鎘電池、鎳氫電池不同類型、不同容量、不同充電速率實行自動充電，缺乏通用性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有充電器不能自動控制充電時間的不足。本實用新型提供一種充電器。它不僅能大范圍改變選擇時保持充電電流恒定，而且能對充電電路進(jìn)行1～15小時可調(diào)定時控制，達(dá)到不需人工掌握充電時間就能充足電池容量又不致過充電目的，使用簡便。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是變壓器初級兩端與220V交流電源兩端電連接，變壓器次級四端與開關(guān)K1-1(4W2D)的四擲分別電連接，3V端接擲1、4.5V端接擲2、6V端接擲3、7.5V端接擲4，整流二極管D2～D5組成橋式全波整流，開關(guān)K1-1的刀與D2負(fù)極、D5正極電連接，變壓器次級0V端與D3負(fù)極、D4正極電連接，D2正極、D3正極與接地端電連接，D4負(fù)極、D5負(fù)極與空載電阻R1一端、濾波電容C2正極、電池DC1正極O0端電連接，為充電主電源高電位，空載電阻R1另一端、濾波電容C2負(fù)極與接地端電連接，變壓器次級7.5V端還與整流二極管D1正極電連接，D1負(fù)極與濾波電容C1正極電連接，為輔助直流電源高電位，濾波電容C1負(fù)極與接地端電連接。IC采用可編程專用數(shù)字定時集成電路CD4541，1腳與電阻R2一端電連接，電阻R2另一端與電位器W1一臂及活動臂電連接，2腳與C4鉭電解電容負(fù)極電連接，3腳與電阻R3一端電連接，電位器W1另一臂、C4鉭電解電容正極和電阻R3另一端電連接，6腳復(fù)位端與C3濾波電容正極、復(fù)位按鈕開關(guān)KA一端電連接，C3濾波電容負(fù)極與接地端電連接，復(fù)位按鈕開關(guān)KA另一端與輔助直流電源高電位端電連接，5腳、7腳、9腳、10腳都與接地端電連接，12腳、13腳、14腳都與輔助直流電源高電位端電連接，4腳、11腳是空腳，8腳輸出端與電阻R4、電阻R5一端電連接，電阻R4另一端與驅(qū)動開關(guān)管BG1基極電連接，電阻R5另一端與驅(qū)動開關(guān)管BG2基極電連接，驅(qū)動開關(guān)管BG1集電極與D6黃發(fā)光二極管、R6限流電阻電連接，R6限流電阻另一端與輔助直流電源高電位端電連接，驅(qū)動開關(guān)管BG2集電極與D7紅發(fā)光二極管正極、R7限流電阻、W2微調(diào)電阻一臂電連接，R7限流電阻另一端與輔助直流電源高電位端電連接，驅(qū)動開關(guān)管BG1發(fā)射極、BG2發(fā)射極和D7紅發(fā)光二極管負(fù)極與接地端電連接。W2微調(diào)電阻活動臂和另一臂與偏流電阻R8、R9、R10、R11電連接，偏流電阻R8另一端與開關(guān)K2的擲1端電連接、R9另一端與開關(guān)K2的擲2端電連接、R10另一端與開關(guān)K2的擲3端電連接、R11另一端與開關(guān)K2的擲4端電連接，開關(guān)K2的刀與恒流管BG3基極和下偏流電阻R12電連接，恒流管BG3集電極、限流電阻R13和開關(guān)K1-2的刀電連接，下偏流電阻R12另一端、恒流管BG3發(fā)射極、限流電阻R13另一端與接地端電連接，開關(guān)K1-2的四擲與四節(jié)串聯(lián)電池連接，擲1與電池DC1負(fù)極、電池DC2正極電連接為O1，擲2與電池DC2負(fù)極、電池DC3正極電連接為O2，擲3與電池DC3負(fù)極、電池DCA正極電連接為O3，擲4與電池DC4負(fù)極電連接為O4。
從變壓器次級7.5V端引出D1、C1組成半波整流濾波，輸出輔助直流電源，經(jīng)R7、紅發(fā)光二極管D7正向穩(wěn)壓(兼作充電狀態(tài)指示燈)，供BG3恒流管基極偏壓Vbe，調(diào)整W2、R8～R11，控制恒流電流值，設(shè)四擋電流18mA、50mA、150mA、300mA，用K2(4W1D)開關(guān)選擇，以適應(yīng)180mAH～3000mAH鎳鎘電池、鎳氫電池選擇0.1C～1C充電速率。變壓器次級輸出四擋交流電壓3V、4.5V、6V、7.5V，經(jīng)橋式全波整流D2～D5，C2濾波輸出平滑直流，R1空載電阻，經(jīng)串聯(lián)充電電池DC1～DC4加到BG3集電極—發(fā)射極之間作充電主電源，用K1(4W2D)開關(guān)同時切換四擋電壓和4節(jié)串聯(lián)電池，電路中R13與BG3管CE端并聯(lián)，電池充足后自動轉(zhuǎn)入長時間涓流充電，可保持電池容量充足又不會過充電。定時控制電路采用可編程專用數(shù)字定時集成電路CD4541，

圖1中R2、R3、W1、C4組成RC定時組件，調(diào)整R2阻值與W1零角度電阻串聯(lián)定最小定時時間，調(diào)整C4、W1參數(shù)定最大定時時間，調(diào)整電位器W1阻值使定時范圍1～15小時線性變化。對已知標(biāo)稱容量電池充電時，選擇了K2某擋充電電流就可確定充電時間，把電位器W1的定時刻度撥盤調(diào)整到相應(yīng)預(yù)置時間位置，接通電源或按動復(fù)位按鈕開關(guān)KA，電路啟動，定時開始，8腳輸出端低電平，BG1、BG2驅(qū)動開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)，VC2高電平，由輔助電路經(jīng)R7、D7，D7正向?qū)妷褐?.2V，供BG3正向偏置，控制恒流電流對電池充電，D7發(fā)紅光指示充電狀態(tài)，BG1管VC1高電平，D6兩端電壓＜0.5V不發(fā)光。當(dāng)達(dá)到預(yù)置定時時間，集成電路8腳輸出端高電平，BG1、BG2處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，VC2低電平＜0.5V，BG3的Vbe＜0.7V截止，IC3＝0關(guān)斷充電電源，D7紅光熄滅，充電自動終止，電路通過R13作涓流充電。同時VC1低電平，D6正向?qū)?，發(fā)黃光指示充電終止?fàn)顟B(tài)，調(diào)整R6、R7電阻值決定D6、D7正向工作電流，C3濾去干擾雜波。
本實用新型的有益效果是可以對180mAH～3000mAH任何容量5號、7號等類型電池，選擇慢速充電、快速充電、急速充電三種不同充電速率時，不需人工掌握充電時間，都能自動定時充電，達(dá)到充足電池容量又不致過充電的效果，使用簡便。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
圖1是本實用新型的電路原理圖。
圖2是定時電路印刷電路圖。
圖3是CN直角7腳排針。
圖4是充電電路印刷電路圖。
圖5是電池電路印刷電路圖。
圖6是充電器實施例內(nèi)部構(gòu)造圖。
圖7是充電器實施例正面構(gòu)造圖。
圖8是充電器實施例側(cè)面局部剖面構(gòu)造圖。
圖9是充電器實施例局部剖面構(gòu)造圖。
圖10是定時刻度撥盤圖。
圖中B電源變壓器，D1和D2～D5整流二極管1N4001，C1、C2、C3電解電容器，C1、100μ/16V，C2、2200μ/16V，C3、4.7μ/16V，C4鉭電解電容4.7μ/16V，R1空載電阻620Ω，R2、R3定時電阻，R2、10KΩ，R3、100KΩ，W1線性定時電位器180KΩ，IC集成電路CD4541，R4、R5限流電阻3.3KΩ，BG1、BG2驅(qū)動開關(guān)管9013hfe≥120，R6、R7限流電阻330Ω，R8～R11偏流電阻，調(diào)整決定，W2微調(diào)電阻470Ω，R12下偏流電阻1.8KΩ，BG3恒流管8050hfe≥180，R13涓流充電限流電阻620Ω，DC1～DC4外接充電電池，CN是直角7腳排針。1.定時電路板，2.充電電路板，3.電池電路板，4.電池正極片，5.電池負(fù)極彈簧，6.電池負(fù)極片，7.塑料外殼，8.電池盒，9.開關(guān)K2(4W1D)，10.開關(guān)K1(4W2D)，11.線性定時電位器W1，12.復(fù)位按鈕開關(guān)KA，13.黃發(fā)光二極管D6，14.紅發(fā)光二極管D7，15.220V輸入電源線，16.K1、K2開關(guān)板，17.K1、K2開關(guān)銅片，18.開關(guān)旋鈕，19.定時刻度撥盤，20.復(fù)位開關(guān)按鍵。
具體實施方式
在圖1變壓器初級兩端與220V交流電源兩端相連，變壓器次級四端與開關(guān)K1-1的四擲分別相連，3V端接擲1、4.5V端接擲2、6V端接擲3、7.5V端接擲4，整流二極管D2～D5組成橋式全波整流，開關(guān)K1-1的刀與D2負(fù)極、D5正極相連，變壓器次級0V端與D3負(fù)極、D4正極相連，D2正極、D3正極與接地端相連，D4負(fù)極、D5負(fù)極與空載電阻R1一端、濾波電容C2正極、電池DC1正極O0端相連，為充電主電源高電位，空載電阻R1另一端、濾波電容C2負(fù)極與接地端相連。變壓器次級7.5V端還與整流二極管D1正極相連，D1負(fù)極與濾波電容C1正極相連，為輔助直流電源高電位，濾波電容C1負(fù)極與接地端相連。IC可編程專用數(shù)字定時集成電路CD4541，1腳與電阻R2一端相連，電阻R2另一端與電位器W1一臂及活動臂相連，2腳與C4鉭電解電容負(fù)極相連，3腳與電阻R3一端相連，電位器W1另一臂、C4鉭電解電容正極和電阻R3另一端相連，6腳復(fù)位端與C3濾波電容正極、復(fù)位按鈕開關(guān)KA一端相連，C3濾波電容負(fù)極與接地端相連，復(fù)位按鈕開關(guān)KA另一端與輔助直流電源高電位端相連，5腳、7腳、9腳、10腳都與接地端相連，12腳、13腳、14腳都與輔助直流電源高電位端相連，4腳、11腳是空腳，8腳輸出端與電阻R4、電阻R5一端相連，電阻R4另一端與驅(qū)動開關(guān)管BG1基極相連，電阻R5另一端與驅(qū)動開關(guān)管BG2基極相連，驅(qū)動開關(guān)管BG1集電極與D6黃發(fā)光二極管、R6限流電阻相連，R6限流電阻另一端與輔助直流電源高電位端相連，驅(qū)動開關(guān)管BG2集電極與D7紅發(fā)光二極管正極、R7限流電阻、W2微調(diào)電阻一臂相連，R7限流電阻另一端與輔助直流電源高電位端相連，驅(qū)動開關(guān)管BG1發(fā)射極、BG2發(fā)射極和D7紅發(fā)光二極管負(fù)極與接地端相連。W2微調(diào)電阻活動臂和另一臂與偏流電阻R8、R9、R10、R11相連。偏流電阻R8另一端與開關(guān)K2的擲1相連、R9另一端與開關(guān)K2的擲2相連、R10另一端與開關(guān)K2的擲3相連、R11另一端與開關(guān)K2的擲4相連，開關(guān)K2的刀與恒流管BG3基極和下偏流電阻R12相連，恒流管BG3集電極、限流電阻R13和開關(guān)K1-2的刀相連，下偏流電阻R12另一端、恒流管BG3發(fā)射極、限流電阻R13另一端與接地端相連，開關(guān)K1-2的四擲，擲1與電池DC1負(fù)極、電池DC2正極相連為O1，擲2與電池DC2負(fù)極、電池DC3正極相連為O2，擲3與電池DC3負(fù)極、電池DC4正極相連為O3，擲4與電池DC4負(fù)極相連為O4。圖中除電池DC1～DC4，其它電子元器件都設(shè)計安裝在三塊印刷線路板(1)、(2)、(3)上。
在圖2印刷線路板(1)上安裝了定時電路中IC、BG1、BG2、R3、R4、R5、C3、C4。
在圖3是直角7腳排針CN，用于連接定時電路板(1)和充電電路板(2)。
在圖4印刷線路板(2)上安裝了除圖2外其余電子元器件，其中電位器W1(11)、復(fù)位按鈕開關(guān)KN(12)、黃發(fā)光二極管D6(13)、紅發(fā)光二極管D7(14)安裝在印刷線路板的銅箔面，與圖7塑料外殼(7)位置對應(yīng)。開關(guān)K1(10)、K2(9)的刀和擲直接制作印刷線路板上，K1(4W2D)(10)同時切換四擋電壓和4節(jié)串聯(lián)電池，K2(4W1D)(9)切換四擋偏流電阻R8、R9、R10、R11，切換動作如圖8所示開關(guān)銅片(17)與開關(guān)板(16)連接、再和開關(guān)旋鈕(18)連接，轉(zhuǎn)動旋鈕開關(guān)銅片(17)與印刷線路板上K1(10)、K2(9)的刀和擲可靠接觸。
圖5印刷線路板(3)是四節(jié)充電電池串聯(lián)連接，其中四個方孔與電池正極片(4)焊接，四個圓孔與彈簧(5)用鉚釘鉚接。
在圖6中定時電路板(1)用CN直角7腳排針同充電電路板(2)相連接，并與塑料外殼(7)固定，電池電路板(3)O端同充電電路板(2)O0端連接、電池電路板(3)1端同充電電路板(2)O1端連接、電池電路板(3)2端同充電電路板(2)O2端連接、電池電路板(3)3端同充電電路板(2)O3端連接、電池電路板(3)4端同充電電路板(2)O4端連接，如圖8所示電池電路板(3)圓孔與彈簧(5)一端用鉚釘鉚接，彈簧(5)另一端和電池負(fù)極片(6)套接，電池負(fù)極片(6)和彈簧(5)一起在塑料槽內(nèi)滑動，適應(yīng)5號、7號電池不同長度。電池電路板(3)方孔與電池正極片(4)焊接。
在圖7中電池盒(8)從左到右1、2、3、4順序放入電池，與開關(guān)K1(10)選擇電池節(jié)數(shù)1～4節(jié)相對應(yīng)，電池盒(8)中+接電池正極，-接電池負(fù)極，開關(guān)K2(9)調(diào)節(jié)四擋電流值18mA慢充I、50mA慢充II、150mA快充III、300mA急充IV。黃發(fā)光二極管D6(13)充電終止指示燈，紅發(fā)光二極管D7(14)電池充電指示燈，復(fù)位按鈕開關(guān)KA(12)充電啟動按鈕，定時電位器W1(11)置于面板左側(cè)面。定時撥盤線性刻度與電位器W1(11)直線性配合，電位器W1(11)旋轉(zhuǎn)角度230°，選擇定時時間或充電時間1～15小時，如圖10所示定時撥盤(19)刻度調(diào)節(jié)角度0～230°，等分刻度1～15小時，長刻度1小時，短刻度0.5小時，刻度數(shù)字標(biāo)明1、3、5、7、9、11、13、15。
在圖9中電位器W1(11)焊接固定在充電電路板(2)的銅箔面并與定時撥盤(19)連接，復(fù)位按鈕開關(guān)KA(12)焊接固定在充電電路板(2)的銅箔面并與復(fù)位開關(guān)按鍵(20)連接。電源線(15)兩端與B變壓器初級兩端連接。
權(quán)利要求1.一種全自動電池充電器，變壓器初級兩端與220V交流電源兩端電連接，變壓器次級四端與開關(guān)K1-1(4W2D)的四擲分別電連接，3V端接擲1、4.5V端接擲2、6V端接擲3、7.5V端接擲4，整流二極管D2～D5組成橋式全波整流，開關(guān)K1-1的刀與D2負(fù)極、D5正極電連接，變壓器次級0V端與D3負(fù)極、D4正極電連接，D2正極、D3正極與接地端電連接，D4負(fù)極、D5負(fù)極與空載電阻R1一端、濾波電容C2正極、電池DC1正極O0端電連接，為充電主電源高電位，空載電阻R1另一端、濾波電容C2負(fù)極與接地端電連接，變壓器次級7.5V端還與整流二極管D1正極電連接，D1負(fù)極與濾波電容C1正極電連接，為輔助直流電源高電位，濾波電容C1負(fù)極與接地端電連接，W2微調(diào)電阻活動臂和另一臂與偏流電阻R8、R9、R10、R11電連接，偏流電阻R8另一端與開關(guān)K2的擲1端電連接、R9另一端與開關(guān)K2的擲2端電連接、R10另一端與開關(guān)K2的擲3端電連接、R11另一端與開關(guān)K2的擲4端電連接，開關(guān)K2的刀與恒流管BG3基極和下偏流電阻R12電連接，恒流管BG3集電極、限流電阻R13和開關(guān)K1-2的刀電連接，下偏流電阻R12另一端、恒流管BG3發(fā)射極、限流電阻R13另一端與接地端電連接，開關(guān)K1-2的四擲與四節(jié)串聯(lián)電池連接，擲1與電池DC1負(fù)極、電池DC2正極電連接為O1，擲2與電池DC2負(fù)極、電池DC3正極電連接為O2，擲3與電池DC3負(fù)極、電池DC4正極電連接為O3，擲4與電池DC4負(fù)極電連接為O4，其特征是IC采用可編程專用數(shù)字定時集成電路CD4541，1腳與電阻R2一端電連接，電阻R2另一端與電位器W1一臂及活動臂電連接，2腳與C4鉭電解電容負(fù)極電連接，3腳與電阻R3一端電連接，電位器W1另一臂、C4鉭電解電容正極和電阻R3另一端電連接，6腳復(fù)位端與C3濾波電容正極、復(fù)位按鈕開關(guān)KA一端電連接，C3濾波電容負(fù)極與接地端電連接，復(fù)位按鈕開關(guān)KA另一端與輔助直流電源高電位端電連接，5腳、7腳、9腳、10腳都與接地端電連接，12腳、13腳、14腳都與輔助直流電源高電位端電連接，4腳、11腳是空腳，8腳輸出端與電阻R4、電阻R5一端電連接，電阻R4另一端與驅(qū)動開關(guān)管BG1基極電連接，電阻R5另一端與驅(qū)動開關(guān)管BG2基極電連接，驅(qū)動開關(guān)管BG1集電極與D6黃發(fā)光二極管、R6限流電阻電連接，R6限流電阻另一端與輔助直流電源高電位端電連接，驅(qū)動開關(guān)管BG2集電極與D7紅發(fā)光二極管正極、R7限流電阻、W2微調(diào)電阻一臂電連接，R7限流電阻另一端與輔助直流電源高電位端電連接，驅(qū)動開關(guān)管BG1發(fā)射極、BG2發(fā)射極和D7紅發(fā)光二極管負(fù)極與接地端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動電池充電器，其特征是采用集成電路CD4541，是一個可編程專用數(shù)字定時電路，內(nèi)部包括振蕩器、16級二進(jìn)制計數(shù)器、計數(shù)器級數(shù)設(shè)定電路、自動手動復(fù)位電路、定時方式選擇電路及輸出狀態(tài)邏輯控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動電池充電器，其特征是電子元器件安裝在定時電路板和充電電路板上；定時電路板用直角7腳排針CN和充電電路板連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動電池充電器，其特征是電位器W1焊接固定在充電電路板的銅箔面和定時撥盤連接，并與塑料外殼位置對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動電池充電器，其特征是定時撥盤刻度調(diào)節(jié)角度0～230°，等分刻度1～15小時，長刻度1小時，短刻度0.5小時，刻度數(shù)字標(biāo)明1、3、5、7、9、11、13、15。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動電池充電器，其特征是復(fù)位按鈕開關(guān)KA焊接固定在充電電路板的銅箔面和復(fù)位開關(guān)按鍵連接，并與塑料外殼位置對應(yīng)。
專利摘要一種全自動電池充電器。它不僅能大范圍改變選擇時保持充電電流恒定，而且采用可編程專用數(shù)字定時集成電路CD4541，組成1～15小時可調(diào)定時電路，集成電路輸出端與限流電阻一端電連接，限流電阻另一端與驅(qū)動開關(guān)三極管基極電連接，驅(qū)動開關(guān)三極管集電極與微調(diào)電阻、四擋偏流電阻電連接，四擋偏流電阻另一端分別與開關(guān)四擲連接，開關(guān)刀與恒流三極管基極電路電連接，控制恒流三極管的導(dǎo)通或關(guān)斷，并驅(qū)動紅發(fā)光管指示充電狀態(tài)，或驅(qū)動黃發(fā)光管指示充電終止?fàn)顟B(tài)，對不同容量鎳鎘電池、鎳氫電池，任意節(jié)數(shù)，選擇慢速充電、快速充電、急速充電三種充電速率時，不需人工掌握充電時間，都能自動定時充電，達(dá)到充足電池容量又不致過充電的效果，使用簡便。
文檔編號H02J7/06GK2689567SQ200320108760
公開日2005年3月30日 申請日期2003年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者孫泉齡 申請人:孫泉齡