專利名稱:電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是與電子裝置有關(guān),特別是指一種電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路。
背景技術(shù):
已知的電池充電器,主要是搭配一個成本高、體積大、重量重的變壓器來將AC電源降壓,以取得充電電源來對電池進(jìn)行充電,而此種方式的充電器,受到變壓器的限制而產(chǎn)生攜帶不便的問題。
產(chǎn)業(yè)上另有一種“無變壓器”的脈沖充電電路,可解決前述有變壓器的充電電路的缺點;圖7所示,是為一已知的脈沖充電電路,其主要的技術(shù)在于利用控制電路來切取AC電源負(fù)斜率邊的低壓部份,并以該低壓的部份做為充電的電源來對電池充電;然而,由于SCR(硅控整流器)在觸發(fā)后無法由閘端來關(guān)閉它,因此在AC電源到達(dá)負(fù)斜率邊且已觸發(fā)SCR后,如果碰到AC電源不穩(wěn)的狀況(例如電力公司并聯(lián)供電電源相位偏移或電源插頭搖晃)時,AC電源的電壓準(zhǔn)位有可能未下降至SCR的斷流準(zhǔn)位即又上升,此會導(dǎo)致SCR未能即時關(guān)閉,造成電流過大而將電路燒毀。
另外,傳統(tǒng)的直流充電技術(shù)在長時間后,會使電池的極板結(jié)晶,結(jié)晶后極板的反應(yīng)面積減少,輸入輸出的阻抗即因而增久電池老化,老化的電池在充電時會產(chǎn)生一虛疑電壓導(dǎo)致充電無法實際充滿電池壽命即因而減少;有監(jiān)于上述缺點,因此本案發(fā)明人乃經(jīng)過不斷的試作與實驗后,才終有本發(fā)明的產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其可解決傳統(tǒng)搭配變壓器的充電電路的體積、重量等問題,同時解決了現(xiàn)有脈沖充電技術(shù)中會燒毀電路而無法商品化的問題。
本發(fā)明的次一目的在于提供一種電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其可減低電池極板的結(jié)晶效應(yīng),又可解除電池在充電時有虛疑電壓的問題。
為了達(dá)成前述目的,依據(jù)本發(fā)明所提供的一種電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,包含有一整流單元,連接于交流電源,用以將交流電源的正弦波予以整流成為多數(shù)正半波;一控制電路,內(nèi)含微處理器用以提供預(yù)定的運算以及控制功能;一半導(dǎo)體開關(guān)單元,由一硅控整流器串接一MOS開關(guān)的輸入端所組成,該硅控整流器連接于該整流單元;一MOS開關(guān)驅(qū)動電路,連接于該MOS開關(guān)的控制端,且連接于該控制電路,可受該控制電路的控制來驅(qū)動該MOS開關(guān)的開閉;一限制準(zhǔn)位電路,主要由一OP比較器與一齊納二極管所組成,其中,該OP比較器的二輸入端連接于該整流單元以及該齊納二極管,該齊納二極管的另一端連接于該MOS開關(guān)的輸出端,該OP比較器的輸出端連接于該控制電路以及該MOS開關(guān)驅(qū)動電路,用以提供對該MOS開關(guān)預(yù)定電壓準(zhǔn)位的限制;一硅控整流器驅(qū)動電路,主要由一脈沖變壓器以及一晶體管所組成,該晶體管連接于該控制電路以及該脈沖變壓器的一次側(cè),該脈沖變壓器的二次側(cè)連接于該硅控整流器的閘端;由此,可將欲充電的電池的一端連接于該MOS開關(guān),另一端接地,透過該控制電路來控制該MOS開關(guān)驅(qū)動電路以及該硅控整流器驅(qū)動電路,進(jìn)而驅(qū)動該半導(dǎo)體開關(guān)單元的啟閉狀態(tài)及時序,以在整流后的正半波電源中局部取出充電電流,來對該電池充電。
其中還包含有一放電電路,主要由一晶體管與若干電阻所組成,連接于該MOS開關(guān)的輸出端以及該控制電路,用以受該控制電路的控制而呈導(dǎo)通狀態(tài)以放電。
其中該整流單元是為一橋式整流器。
其中該MOS開關(guān)是為一金氧半場效晶體管或一雙極電源晶體管。
其中該微處理器內(nèi)含可程序化單晶片。
其中還包含有一電容,一端連接于該MOS開關(guān),另一端接地,而形成一直流電源供應(yīng)電路。
本發(fā)明一種電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,包含有一整流單元,連接于交流電源,用以將交流電源的正弦波予以整流成為多數(shù)正半波;一控制電路,內(nèi)含微處理器用以提供預(yù)定的運算以及控制功能;一半導(dǎo)體開關(guān)單元,由一硅控整流器串接一MOS開關(guān)的輸入端所組成,該硅控整流器連接于該整流單元;一MOS開關(guān)驅(qū)動電路,連接于該MOS開關(guān)的控制端,且連接于該控制電路,可受該控制電路的控制來驅(qū)動該MOS開關(guān)的開閉一降壓電路,主要具有一電感和二二極管,一端連接于該MOS開關(guān)的輸出端;一限制準(zhǔn)位電路,主要由一OP比較器與一齊納二極管所組成,其中,該OP比較器的二輸入端連接于該整流單元以及該齊納二極管,該齊納二極管的另一端連接于該降壓電路的電感另一端,該OP比較器的輸出端連接于該控制電路以及該MOS開關(guān)驅(qū)動電路,用以提供對該MOS開關(guān)預(yù)定電壓準(zhǔn)位的限制;一硅控整流器驅(qū)動電路,主要由一脈沖變壓器以及一晶體管所組成,該晶體管連接于該控制電路以及該脈沖變壓器的一次側(cè),該脈沖變壓器的二次側(cè)連接于該硅控整流器的閘端;一硅控整流器維持電路,主要具有二晶體管,跨接于該MOS開關(guān)的輸入端以及該降壓電路,并且連接于該控制電路,用以受控制在需要時維持該硅控整流器于通路狀態(tài);
一時序偵測電路,主要具有一第二OP比較器,該第二OP比較器的二輸入端連接于該整流單元以及該降壓電路,輸出端則連接于該控制電路;一電流感知器由此,可將欲充電的電池的一端連接于該降壓電路,另一端連接于該電流感知器,透過該控制電路來控制該MOS開關(guān)驅(qū)動電路以及該硅控整流器驅(qū)動電路,進(jìn)而驅(qū)動該半導(dǎo)體開關(guān)單元的啟閉狀態(tài)及時序,以在整流后的正半波電源中局部取出充電電流,來對該電池充電;而若將電池改為電容,則形成一直流電源供應(yīng)電路。
其中還包含有一保護(hù)電路,主要由一保險絲與一第二硅控整流器組成,連接于交流電源與該整流單元之間,且該第二硅控整流器的閘端連接于該控制電路。
其中還包含有一第三硅控整流器,及另一硅控整流器驅(qū)動電路,該第三硅控整流器并聯(lián)于該硅控整流器,該另一硅控整流器驅(qū)動電路亦連接于該控制電路,用以分別處理單/雙數(shù)的正半波電源。
其中該電流感知器是為一電阻。
為了詳細(xì)說明本發(fā)明的構(gòu)造及特點所在,以下結(jié)合二較佳實施例并配合
如后,其中圖1是本發(fā)明第一較佳實施例的電路方塊圖。
圖2是本發(fā)明第一較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明第一較佳實施例的AC電源波形示意圖,顯示取得切角的狀態(tài)。
圖4是本發(fā)明第二較佳實施例的電路方塊圖。
圖5是本發(fā)明第二較佳實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。以及圖6是本發(fā)明的電路方塊示意圖,顯示二半導(dǎo)體開關(guān)單元并聯(lián)的狀態(tài)。
圖7是現(xiàn)有脈沖充電電源的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
如圖1至圖2所示,本發(fā)明第一較佳實施例所提供的一種電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路10,主要由一整流單元11、一控制電路16、一半導(dǎo)體開關(guān)單元21、一MOS開關(guān)驅(qū)動電路26、一限制準(zhǔn)位電路31以及一SCR驅(qū)動電路36組成,其中該整流單元11,本實施例中是為一橋式整流器,連接于交流電源,用以將交流電源的正弦波予以整流成為多數(shù)正半波;該控制電路16,內(nèi)含微處理器,本實施例中是為一可程序化單晶片,用以提供預(yù)定的運算以及控制功能;該半導(dǎo)體開關(guān)單元21,由一SCR 22(硅控整流器)串接一MOS開關(guān)23(本實施例中是為一P通道[p channel]MOSFET金氧半場效晶體管,或為一BIPOLAR POWER TRANSISTER雙極電源晶體管)的輸入端231所組成,該SCR 22連接于該整流單元11;該MOS開關(guān)驅(qū)動電路26,主要具有一晶體管Q2,連接于該MOS開關(guān)23的控制端232,且連接于該控制電路16,可受該控制電路16的控制來驅(qū)動該MOS開關(guān)23的開閉;該限制準(zhǔn)位電路31,主要由一OP比較器32與一齊納二極管33所組成,其中,該OP比較器32的二輸入端321、322連接于該整流單元11以及該齊納二極管33,該齊納二極管33的另一端連接于該MOS開關(guān)23的輸出端233,該OP比較器32的輸出端323連接于該控制電路16以及該MOS開關(guān)驅(qū)動電路26,用以提供對該MOS開關(guān)22預(yù)定電壓單位的限制;該SCR驅(qū)動電路36,主要由一脈沖變壓器37以及一晶體管Q1所組成,該晶體管Q1連接于該控制電路16以及該脈沖變壓器37的一次側(cè),該脈沖變壓器37的二次側(cè)連接于該SCR 22的閘端222;本實施例還包含有一放電電路41,主要由一晶體管42與若干電阻43所組成,連接于該MOS開關(guān)23的輸出端233以及該控制電路16,用以受該控制電路16的控制而呈導(dǎo)通狀態(tài)以放電。
一保護(hù)電路46,主要由一保險絲47與一第二SCR 48組成,連接于交流電源與該整流單元11之間,且該第二SCR 48的閘端482連接于該控制電路16。
請參閱圖2至圖3,本發(fā)明于操作前,是先將一待充電電池99置入本發(fā)明,使該電池99的正極連接于該MOS開關(guān)23的輸出端233,負(fù)極接地;其操作是以該控制電路16透過該SCR驅(qū)動電路36以及該MOS開關(guān)驅(qū)動電路26來控制該半導(dǎo)體開關(guān)單元21的啟/閉時間,并使該半導(dǎo)體開關(guān)單元21在每個正半波的啟始段及結(jié)束段低于預(yù)定準(zhǔn)位時開啟,以在AC電源的每個正半波取得頭尾各一切角做為充電電源;其中,該SCR 22的驅(qū)動是由該控制電路16控制該晶體管Q1,使在該脈沖變壓器37的一次側(cè)線圈通電,該脈沖變壓器37的二次側(cè)線圈即感應(yīng)一浮離電壓,而由此來驅(qū)動該SCR 22的閘端222使該SCR22導(dǎo)通;該MOS開關(guān)23是由該控制電路16控制該晶體管Q2來推動;其中,當(dāng)該SCR 22關(guān)閉后即可將AC電源阻擋,故而該MOS開關(guān)23的耐壓需求就可以不必太高,低壓大電流的MOS開關(guān)是極易取得且成本低廉,可靠性亦高,可收降低成本之效。
此外,該OP比較器32的參考電壓為電池電壓VB加上該齊納二極管33的崩潰電壓V,即VB+V,當(dāng)AC電源電壓準(zhǔn)位大于此參考電壓時,OP比較器32的輸出為low,進(jìn)而強制將該晶體管Q2關(guān)閉,換言之,當(dāng)AC電源電壓準(zhǔn)位大于參考電壓時,該MOS開關(guān)23會被強制關(guān)閉,以保障高于參考電壓的電源不會被用來對電池99充電。
該放電電路41的作用在于在AC電源每一半波中都存有一段沒有充電的時段,由該控制電路16控制在此段執(zhí)行放電動作,可避免電池因極板結(jié)晶而使阻抗增大,亦可進(jìn)而避免充電溫度上升,電池壽命即可由此種改善來提高。
該保護(hù)電路46的作用在于當(dāng)該控制電路16已命令停止充電但該控制電路16還是有偵測到充電電流時,該控制電路16將會控制該第二SCR 48的開啟,使該保險絲47燒斷而使AC電源斷路,可避免電池99過充而可能爆炸的危險。
請再參閱圖4至圖5,本發(fā)明第二較佳實施例所提供的一種電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路50,主要功效及構(gòu)件概同于前揭第一實施例,主要由一整流單元51、一控制電路56、一半導(dǎo)體開關(guān)單元61、一MOS開關(guān)驅(qū)動電路66、一限制準(zhǔn)位電路71、一SCR驅(qū)動電路76、一降壓電路81、一SCR維持導(dǎo)通電路86、一時序偵測電路91以及一電流感知器96所組成,其中該整流單元51、該控制電路56、該半導(dǎo)體開關(guān)單元61、該MOS開關(guān)驅(qū)動電路66、該限制準(zhǔn)位電路71以及該SCR驅(qū)動電路76的電路結(jié)構(gòu)及動作原理均概同于前揭實施例,容不贅述;該降壓電路81,主要由一電感82配合二二極管D1、D2所組成,該電感82的第一端821透過該二極管D1連接于MOS開關(guān)63的輸出端633,并透過另一二極管D2連接于地,該電感82的第二端822則接于電池99;該SCR維持電路86,主要具有二晶體管Q3、Q4,跨接于該MOS開關(guān)63的輸入端631以及該降壓電路81并接于控制電路56,用以受控制在需要時維持SCR 62于通路狀態(tài);該時序偵測電路91、主要具有一第二OP比較器92,該第二OP比較器92的二輸入端921、922連接于該整流單元51以及該降壓電路81,輸出端923則連接于該控制電路56;該電流感知器96,本實施例中是為一電阻,該電流感知器96的一端接地。
本第二實施例于操作前,是先將一待充電電池99置入本發(fā)明,使該電池99的正極連接于該電感82的第二端822,負(fù)極連接于該電流感知器96;本第二實施例的整流單元51、控制電路56、半導(dǎo)體開關(guān)單元61、MOS開關(guān)驅(qū)動電路66、以及限制準(zhǔn)位電路71的動作方式均概同于前揭實施例,容不贅述;該降壓電路81,乃是利用該MOS開關(guān)MOSFET結(jié)合電感82來形成降壓效果,由該控制電路56偵測充電電流和AC電源準(zhǔn)位,進(jìn)而控制該MOS開關(guān)63以脈沖頻寬調(diào)變PWM方式啟動,使充電電流更平穩(wěn)更容易偵測控制;該SCR維持電路86,則是為了使SCR以脈沖觸發(fā)導(dǎo)通后,串聯(lián)的MOS開關(guān)在執(zhí)行PWM動作中MOS關(guān)閉不致使SCR斷流而關(guān)閉,使該SCR 62維持流過大于holding電流(此電流不大),進(jìn)而使該SCR 62保持導(dǎo)通的狀態(tài),而當(dāng)AC電源大于該切角的最大準(zhǔn)位時,該控制電路56即控制該SCR維持電路86斷路;該時序偵測電路91,其動作方式類同于該限制準(zhǔn)位電路71,主要由該第二OP比較器92來比對該電池99與AC電源間的準(zhǔn)位,以偵測AC電源的時序,并提供給該控制電路56判斷何處取得AC電源的切角其對應(yīng)電池的上下準(zhǔn)位時序。
請再參閱圖6,亦可在前揭第二實施例中增設(shè)一第三SCR 62’及另一SCR驅(qū)動電路76’,該第三SCR 62’并聯(lián)于該SCR 62,該另一SCR驅(qū)動電路76’亦連接于該控制電路56,而可受該控制電路56的控制來分別處理單/雙數(shù)的正半波電源,可進(jìn)一步將熱源分散。
于前揭二實施例中,本發(fā)明的電池99亦可以電容來替換,即可形成一AC交流轉(zhuǎn)DC直流的電源供應(yīng)器。
權(quán)利要求
1.一種電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,包含有一整流單元,連接于交流電源,用以將交流電源的正弦波予以整流成為多數(shù)正半波;一控制電路,內(nèi)含微處理器用以提供預(yù)定的運算以及控制功能;一半導(dǎo)體開關(guān)單元,由一硅控整流器串接一MOS開關(guān)的輸入端所組成,該硅控整流器連接于該整流單元;一MOS開關(guān)驅(qū)動電路,連接于該MOS開關(guān)的控制端,且連接于該控制電路,可受該控制電路的控制來驅(qū)動該MOS開關(guān)的開閉;一限制準(zhǔn)位電路,主要由一OP比較器與一齊納二極管所組成,其中,該OP比較器的二輸入端連接于該整流單元以及該齊納二極管,該齊納二極管的另一端連接于該MOS開關(guān)的輸出端,該OP比較器的輸出端連接于該控制電路以及該MOS開關(guān)驅(qū)動電路,用以提供對該MOS開關(guān)預(yù)定電壓準(zhǔn)位的限制;一硅控整流器驅(qū)動電路,主要由一脈沖變壓器以及一晶體管所組成,該晶體管連接于該控制電路以及該脈沖變壓器的一次側(cè),該脈沖變壓器的二次側(cè)連接于該硅控整流器的閘端;由此,可將欲充電的電池的一端連接于該MOS開關(guān),另一端接地,透過該控制電路來控制該MOS開關(guān)驅(qū)動電路以及該硅控整流器驅(qū)動電路,進(jìn)而驅(qū)動該半導(dǎo)體開關(guān)單元的啟閉狀態(tài)及時序,以在整流后的正半波電源中局部取出充電電流,來對該電池充電。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,其中還包含有一放電電路,主要由一晶體管與若干電阻所組成,連接于該MOS開關(guān)的輸出端以及該控制電路,用以受該控制電路的控制而呈導(dǎo)通狀態(tài)以放電。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,其中該整流單元是為一橋式整流器。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,其中該MOS開關(guān)是為一金氧半場效晶體管或一雙極電源晶體管。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,其中該微處理器內(nèi)含可程序化單晶片。
6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,其中還包含有一電容,一端連接于該MOS開關(guān),另一端接地,而形成一直流電源供應(yīng)電路。
7.一種電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,包含有一整流單元,連接于交流電源,用以將交流電源的正弦波予以整流成為多數(shù)正半波;一控制電路,內(nèi)含微處理器用以提供預(yù)定的運算以及控制功能;一半導(dǎo)體開關(guān)單元,由一硅控整流器串接一MOS開關(guān)的輸入端所組成,該硅控整流器連接于該整流單元;一MOS開關(guān)驅(qū)動電路,連接于該MOS開關(guān)的控制端,且連接于該控制電路,可受該控制電路的控制來驅(qū)動該MOS開關(guān)的開閉一降壓電路,主要具有一電感和二二極管,一端連接于該MOS開關(guān)的輸出端;一限制準(zhǔn)位電路,主要由一OP比較器與一齊納二極管所組成,其中,該OP比較器的二輸入端連接于該整流單元以及該齊納二極管,該齊納二極管的另一端連接于該降壓電路的電感另一端,該OP比較器的輸出端連接于該控制電路以及該MOS開關(guān)驅(qū)動電路,用以提供對該MOS開關(guān)預(yù)定電壓準(zhǔn)位的限制;一硅控整流器驅(qū)動電路,主要由一脈沖變壓器以及一晶體管所組成,該晶體管連接于該控制電路以及該脈沖變壓器的一次側(cè),該脈沖變壓器的二次側(cè)連接于該硅控整流器的閘端;一硅控整流器維持電路,主要具有二晶體管,跨接于該MOS開關(guān)的輸入端以及該降壓電路,并且連接于該控制電路,用以受控制在需要時維持該硅控整流器于通路狀態(tài);一時序偵測電路,主要具有一第二OP比較器,該第二0P比較器的二輸入端連接于該整流單元以及該降壓電路,輸出端則連接于該控制電路;一電流感知器由此,可將欲充電的電池的一端連接于該降壓電路,另一端連接于該電流感知器,透過該控制電路來控制該MOS開關(guān)驅(qū)動電路以及該硅控整流器驅(qū)動電路,進(jìn)而驅(qū)動該半導(dǎo)體開關(guān)單元的啟閉狀態(tài)及時序,以在整流后的正半波電源中局部取出充電電流,來對該電池充電;而若將電池改為電容,則形成一直流電源供應(yīng)電路。
8.依據(jù)權(quán)利要求7所述的電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,其中還包含有一保護(hù)電路,主要由一保險絲與一第二硅控整流器組成,連接于交流電源與該整流單元之間,且該第二硅控整流器的閘端連接于該控制電路。
9.依據(jù)權(quán)利要求7所述的電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,其中還包含有一第三硅控整流器,及另一硅控整流器驅(qū)動電路,該第三硅控整流器并聯(lián)于該硅控整流器,該另一硅控整流器驅(qū)動電路亦連接于該控制電路,用以分別處理單/雙數(shù)的正半波電源。
10.依據(jù)權(quán)利要求7所述的電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,其特征在于,其中該電流感知器是為一電阻。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)一種電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路,主要是以一控制電路透過一SCR驅(qū)動電路以及一MOS驅(qū)動電路來控制一半導(dǎo)體開關(guān)單元的啟/閉時間,并使該半導(dǎo)體開關(guān)單元在每個正半波的啟始段及結(jié)束段低于預(yù)定準(zhǔn)位時開啟,以在AC電源的每個正半波取得頭尾各一切角做為充電電源;當(dāng)應(yīng)用于充電時,本發(fā)明所提供的電池充電裝置或直流電源供應(yīng)電路具有質(zhì)輕、體積小,且可延長電池壽命等特性。用于直流電源供應(yīng)器具有體積小、效率高和成本低等特性。
文檔編號H02J7/10GK1764038SQ20041008639
公開日2006年4月26日 申請日期2004年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者魏成谷 申請人:車王電子股份有限公司