一種電子控制式充電器及電路的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是關(guān)于一種電子控制式充電器及電路的結(jié)構(gòu)，包括充電器的外殼體及設(shè)在該外殼體內(nèi)部的構(gòu)成充電器的各個(gè)零部件，本實(shí)用新型充電器設(shè)計(jì)為單電路板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要零部件包括：底殼、外殼、電路板組件、供電電源線、兩根帶蓄電池電瓶夾子的充電線等部分；本實(shí)用新型主電路采用半橋逆變電路，其控制電路由PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)器等器件組成，另外，還設(shè)計(jì)有短路保護(hù)電路、電池極性接反保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路。充電器的充電電流可在0.8~18A之間連續(xù)調(diào)節(jié)，可對300AH及以下的12V蓄電池進(jìn)行自動充電，具有三種充電模式，分別為恒流、恒壓、浮充模式，本實(shí)用新型不僅體積小，而且重量輕，攜帶十分方便。
【專利說明】一種電子控制式充電器及電路的結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種小型電子控制的蓄電池充電器產(chǎn)品，具體是一種電子控制式充電器及電路的結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景
[0002]當(dāng)前，充電器產(chǎn)品市場的競爭，不僅體現(xiàn)在技術(shù)的先進(jìn)性上，還在很大程度上取決于充電器的功能、外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造工藝的先進(jìn)性、生產(chǎn)效率的高低、生產(chǎn)成本的多少，產(chǎn)品的一致性和可靠性等方面。
[0003]目前，國內(nèi)外市場上小型蓄電池充電器的輸出電壓通常有6V/12V/24V等一些規(guī)格。額定工作電流通常在Γ50Α。少數(shù)大型充電器的電流可達(dá)上百安培電流的水平。在考慮低成本、易生產(chǎn)的情況下，小電流等級如4A、8A、20A等的充電器產(chǎn)品通常是主流的產(chǎn)品。市場上，很多充電器產(chǎn)品是采用傳統(tǒng)變壓器整流器式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此類充電器，由于是采用電網(wǎng)電壓經(jīng)低頻50Hz或60Hz變壓器變換為低壓交流電，再經(jīng)過整流控制的方式來設(shè)計(jì)，因此，產(chǎn)品的技術(shù)水平低，變壓器和整流器笨重，消耗材料多，發(fā)熱量大，工作時(shí)能量轉(zhuǎn)換效率低，產(chǎn)品體積大、重量重等眾多的問題。近一些年來，電子控制技術(shù)的發(fā)展也推動了電子控制逆變式蓄電池充電器的發(fā)展。這類充電器，由于為滿足輸出要求而采用的控制技術(shù)方式與變壓器整流器式的傳統(tǒng)型充電器產(chǎn)品有著顯著的不同，因此，技術(shù)性能和節(jié)能等指標(biāo)大大優(yōu)于傳統(tǒng)型的充電器。先進(jìn)的技術(shù)，使此類充電器的變壓器大為減小，不是傳統(tǒng)變壓器和整流的結(jié)構(gòu)形式，而是采用中或高頻逆變電源的變壓器制作變壓器的磁芯材料等發(fā)生了根本的變化。不僅體積小，而且重量非常輕，更加方便攜帶和運(yùn)輸。整流器也不是普通的二極管構(gòu)成的整流器，而是采用快速恢復(fù)二極管的整流器。發(fā)熱也非常小，電源的能量轉(zhuǎn)換效率高，節(jié)能和節(jié)材等方面非常突出。直流輸出參數(shù)電壓和電流的控制是采用AC-DC- AC-DC變換或逆變及整流等方式來解決。因此，開關(guān)穩(wěn)壓或逆變電源的充電器被譽(yù)為“新型高效節(jié)能電源”，代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向。由于內(nèi)部器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，故本身消耗的能量極低。充電器效率可以達(dá)到90%以上，比傳統(tǒng)變壓器整流的充電器的效率提高近一倍。隨著充電器電源技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)穩(wěn)壓或逆變電源充電器正朝著小型化、高頻化、集成化的方向發(fā)展，高效率的開關(guān)穩(wěn)壓或逆變電源充電器已得到越來越廣泛的應(yīng)用。未來肯定是傳統(tǒng)型充電器的替代者。
[0004]電子控制類充電器，主要是依靠電路板及其上面的控制電路來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能。通常，與傳統(tǒng)型的充電器相比，它們的電路相對復(fù)雜。生產(chǎn)也主要以電路板的制造為主。當(dāng)然，在相同輸出電壓和電流等級下，不同的產(chǎn)品，其電路原理和電路板的設(shè)計(jì)，以及生產(chǎn)方式都可能是完全不同的。這些都影響著產(chǎn)品的技術(shù)性能、可靠性、生產(chǎn)和制造成本、產(chǎn)品市場競爭力等。也就是說，結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)不同的充電器，其技術(shù)參數(shù)、使用性能、生產(chǎn)效率，甚至產(chǎn)品外觀和可靠性以及市場競爭力等是差別比較大的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型目的在于提供一種電子控制式充電器及電路的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部采用單一控制板結(jié)構(gòu)，外加機(jī)殼、供電電源線和帶夾子的充電器控輸出線等部分，產(chǎn)品生產(chǎn)主要是解決電路板的加工和調(diào)試問題，產(chǎn)品的總裝比較簡單；本實(shí)用新型不僅采用了先進(jìn)的逆變電源控制技術(shù)，而且還采用了先進(jìn)的SMT貼片加工技術(shù)和工藝來生產(chǎn)電路板。充電器具有結(jié)構(gòu)合理、體積小、重量輕、成本低、生產(chǎn)效率高、制造技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案:
[0007]本實(shí)用新型涉及一種電子控制式充電器及電路的結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括底殼、夕卜殼、電路板組件、供電電源線、兩個(gè)蓄電池電瓶夾子、冷卻風(fēng)機(jī)、電流表、電流調(diào)節(jié)電位器；電路板組件、供電電源線、兩個(gè)蓄電池電瓶夾子、冷卻風(fēng)機(jī)、電流表、電流調(diào)節(jié)電位器之間進(jìn)行相應(yīng)的電路連接，冷卻風(fēng)機(jī)對充電器電路板組件上表面的器件進(jìn)行冷卻，起到防止燒壞器件和延長充電器工作時(shí)間的作用；電路板組件采用單電路板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主電路采用半橋逆變電路，主電路的控制電路采用TL494脈沖寬度調(diào)節(jié)器，主電路上還設(shè)計(jì)有短路保護(hù)電路、電池極性接反保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路。
[0008]主電路包括保險(xiǎn)絲、熱敏電阻、兩個(gè)電感和電容及壓敏電阻組成的輸入濾波電路以及整流器，場效應(yīng)MOS管、逆變主變壓器和快速恢復(fù)整流二極管組成的半橋逆變電路，半橋逆變電路由采用TL494脈沖寬度調(diào)節(jié)器的控制電路；在控制電路的作用下，脈沖寬度調(diào)節(jié)器電路產(chǎn)生的和驅(qū)動電路的幾十kHz的中頻脈沖，使半橋逆變主電路中的場效應(yīng)管交替工作，形成的中頻交流電經(jīng)逆變主變壓器的降壓、能量變換，再經(jīng)快速恢復(fù)二極管的整流后，獲得充電所需要的直流輸出。
[0009]所述的主電路的輸出端連接有電池接反保護(hù)電路，所述的電池接反保護(hù)電路包括場效應(yīng)管、三極管、穩(wěn)壓管和電阻，當(dāng)發(fā)生極性接反現(xiàn)象時(shí)，電池的電壓會使三極管導(dǎo)通，限制穩(wěn)壓管的電壓為低，這樣場效應(yīng)管將處于截止?fàn)顟B(tài)，也就無法對蓄電池進(jìn)行充電。
[0010]本實(shí)用新型的充電器，其主電路采用半橋逆變電路，其控制電路由TL494 PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)器等器件組成。另外，還設(shè)計(jì)有短路保護(hù)電路、電池極性接反保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路。充電器的充電電流可在0.8?18A之間連續(xù)調(diào)節(jié)?？蓪?00AH及以下的12V蓄電池進(jìn)行自動充電。具有三種充電模式，分別為恒流、恒壓、浮充模式。充電器的尺寸為200X 175X 105mm。重量為1.5kg。不僅體積小，而且重量輕，攜帶十分方便。已成為出口家用小型蓄電池充電器的主流產(chǎn)品。當(dāng)然，通過充電器外形和電路布局結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變化，利用本實(shí)用新型所述的充電器電路板及其相應(yīng)的零部件還可形成其它系列的產(chǎn)品，擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。此外，充電器控制電路板的大部分電子器件采用自動插件加工方法進(jìn)行生產(chǎn)，故生產(chǎn)效率高、制作成本低。本實(shí)用新型充電器的電路和整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特。在充電器的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)方面，本實(shí)用新型充電器具有自己的特色。
[0011]本實(shí)用新型不僅采用了先進(jìn)的逆變電源控制技術(shù)，而且還采用了先進(jìn)的SMT貼片加工技術(shù)和工藝來生產(chǎn)電路板。充電器具有結(jié)構(gòu)合理、體積小、重量輕、成本低、生產(chǎn)效率高、制造技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)；通過改變不同器件或零部件的配置規(guī)格和參數(shù)，即可改變充電器的輸出電流或功率的大小，容易形成符合國家和國際標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品。例如，制成15A/12V、1A/12V等電流等級和規(guī)格型號的產(chǎn)品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型主電路的電路原理圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型控制電路的電路原理圖；
[0015]附圖中各部件名稱如下:1、提手2、外殼3、散熱片4、場效應(yīng)MOS管5、場效應(yīng)MOS管6、熱保護(hù)器小板7、快速愀復(fù)二極管8、場效應(yīng)MOS管9、保險(xiǎn)絲10、電容11、熱敏電阻12、電感13、輸入濾波電容14、驅(qū)動變壓器15、線路板16、集成塊LM324 17、電壓調(diào)節(jié)電位器18、主變壓器19、康銅絲分流器20、輸出電抗21、輸出濾波電容22、鐵螺柱23、冷卻風(fēng)機(jī)24、輸入電源線25、輸出正極夾子26、輸出負(fù)極夾子27、拉不脫28、底殼29、前面板30、旋鈕和電流調(diào)節(jié)電位器31、電原指標(biāo)燈32、保護(hù)指示燈33、電流表。

【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1-3所示，一種電子控制式充電器及電路的結(jié)構(gòu)，單電路板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要零部件包括:底殼28、外殼2、電或線路板組件15、供電電源線24、兩個(gè)蓄電池電瓶夾子25和26、冷卻風(fēng)機(jī)23、電流表33、電流調(diào)節(jié)電位器30等部分。電路板組件15、供電電源線24、兩個(gè)蓄電池電瓶夾子25和26、冷卻風(fēng)機(jī)23、電流表33、電流調(diào)節(jié)電位器30之間進(jìn)行相應(yīng)的電路連接。冷卻風(fēng)機(jī)23對充電器電路的器件進(jìn)行冷卻，起到防止燒壞器件和延長充電器工作時(shí)間的作用。所述的充電器，其主電路采用半橋逆變電路，其控制電路由TL494 PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)器等器件組成。另外，還設(shè)計(jì)有短路保護(hù)電路、電池極性接反保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路。其額定電流/電壓可達(dá)18A/12V?？蓪?00AH及以下的12V蓄電池進(jìn)行自動充電。具有三種充電模式，分別為恒流、恒壓、浮充模式。充電器的尺寸為200X 175X 105mm。重量為 I.5kg。
[0017]所述的電路板組件15部分，主要包括:散熱片3、場效應(yīng)MOS管4和5、熱保護(hù)小板6、快速恢復(fù)整流二極管7、場效應(yīng)MOS管8、保險(xiǎn)絲9、電容10、熱敏電阻11、電感12、輸入濾波電容13、驅(qū)動變壓器14、集成塊LM32416、調(diào)節(jié)電位器17、主變壓器18、康銅絲分流器19、輸出電抗20、輸出濾波電容21,還有大量的電子兀器件組成。電路板上的這些兀器件和電路與供電電源線24、兩個(gè)蓄電池電瓶夾子25和26、冷卻風(fēng)機(jī)23、電流表33、電流調(diào)節(jié)電位器30等部分按照附圖2和附圖3的連接方式組合在一起，構(gòu)成一個(gè)完整的逆變電源控制式充電器。
[0018]供電電源線24為充電器的電路板提供外部供電電源。兩個(gè)蓄電池電瓶夾子25和26分為紅色和黑色。充電時(shí)，紅色代表充電器輸出的“+或正”極性，與蓄電池的“+或正”極性端子進(jìn)行連接；黑色代表充電器輸出的“一或負(fù)”極性，與蓄電池的“一或負(fù)”極性端子進(jìn)行連接。
[0019]參見附圖2和附圖3。本實(shí)用新型充電器的電路主要由保險(xiǎn)絲FUSE、熱敏電阻RT1、兩個(gè)電感和電容CXl及壓敏電阻RVl組成的輸入濾波電路、Dl?D4組成整流器、場效應(yīng)MOS管Q7和Q8、逆變主變壓器T3、快速恢復(fù)整流二極管含Dll、D12、D27和D28等、MOS開關(guān)管脈沖寬度調(diào)制控制PWM芯片TL494、集成運(yùn)算放大器U2、輸出電流調(diào)節(jié)電位器RP1、直流冷卻風(fēng)機(jī)M、電源指示LEDl燈、過熱保護(hù)狀態(tài)LED2指示燈，以及很多的電阻、電容、二極管、三極管如Ql?Q5、穩(wěn)壓管如Z2等組成。供電電源可為AC 18(T230V，50Hz或60Hz。輸出端為“ V0UT+”和“ VOUT - ”，分別與對應(yīng)顏色的兩個(gè)蓄電池電瓶夾子相連接。
[0020]本實(shí)用新型充電器的工作原理簡述如下:通電后，充電器接通電網(wǎng)電源22(T230VAC。相應(yīng)的控制電路帶電工作。從電網(wǎng)來的交流電，經(jīng)過電路板上的Dl?D4組成整流橋整流后變?yōu)橹绷麟?。再?jīng)過電解電容C7的濾波，變?yōu)檩^為穩(wěn)定的+300V直流電。場效應(yīng)管Q7和Q8、電容C13和C21、逆變主變壓器T3、快速恢復(fù)二極管D27和D28等組成半橋逆變電路。能量變換是通過逆變主變壓器T3把原邊繞組的能量傳遞到付邊各繞組。再經(jīng)相應(yīng)的D27和D28整流、電容和電感T4濾波后輸出數(shù)值不同的直流電壓+VCC和VOUT+和電流供負(fù)載使用。場效應(yīng)管Q7和Q8的工作狀態(tài)受控于TL494脈沖寬度調(diào)制器及其外圍電路。這兩個(gè)場效應(yīng)管的驅(qū)動由驅(qū)動變壓器Tl及其外圍的器件如Q1、Q2、D16?19、D5?
12,Cl?3等部分組成。在控制電路的作用下，PWM電路產(chǎn)生的和驅(qū)動電路的幾十KHz的中頻脈沖，使半橋逆變主電路中的場效應(yīng)管Q7和Q8交替工作。形成的中頻交流電經(jīng)逆變主變壓器T3的降壓、能量變換，再經(jīng)快速恢復(fù)二極管D27和D28的整流后，獲得充電所需要的直流輸出，即低壓、可調(diào)大小的直流電流。充電器的輸出電流和電壓是受電流給定信號、負(fù)反饋等控制作用的。通過電路的各控制作用，實(shí)現(xiàn)恒流、恒壓、浮充三種工作模式，以及短路保護(hù)、過熱保護(hù)等功能。電路的一些具體工作情況還可參看下面的一些描述。
[0021]TL494是由德州儀器公司設(shè)計(jì)并推出的產(chǎn)品。在很多半橋電源上廣泛使用。作為較便宜的雙端PWM芯片，TL494在雙端拓?fù)?，如推挽和半橋逆變電路中?yīng)用極多。由于其降低的工作頻率以及單端的輸出端口特性，它常配合功率雙極性晶體管BJT使用，如用于配合功率MOSFET則需外加電路。TL494已成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)芯片，由很多家集成電路廠商生產(chǎn)。TL494是一個(gè)固定PWM頻率的專用脈沖寬度調(diào)制電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器。振蕩頻率可以通過外部的一個(gè)電阻和電容進(jìn)行調(diào)節(jié)或設(shè)定?？商峁﹩味耸交螂p通道式的輸出控制。TL494被廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)或逆變電源中。TL494的主要特征:TL494集成了全部的脈寬調(diào)制電路；片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅一個(gè)電阻和一個(gè)電容；內(nèi)置5V參考基準(zhǔn)電壓源；內(nèi)置誤差放大器；TL494可調(diào)整死區(qū)時(shí)間；TL494內(nèi)置功率晶體管，可提供500mA的驅(qū)動能力；TL494有推或拉兩種輸出方式。其各個(gè)引腳的功能如下:1腳:誤差放大器I的同相輸入端；2腳:誤差放大器I的反相輸入端；3腳:誤差放大器I和2輸出信號補(bǔ)償元件連接端；4腳:死區(qū)控制信號輸入端；5腳:振蕩器外接電容連接端；6腳:振蕩器外接電阻連接端；7腳:基準(zhǔn)電源電路接地端；8腳:推挽輸出信號A ；9腳:推挽輸出信號A ;10腳:推挽輸出信號B ;11腳:推挽輸出信號B ;12腳:工作電壓輸入端；13腳:輸出方式設(shè)定信號輸入端。
[0022]14腳:+5V基準(zhǔn)電壓；15腳:誤差放大器2的反相輸入端；16腳:誤差放大器2的同相輸入端；
[0023]充電器的電路中，場效應(yīng)管Q7和Q8、電容C13和C21、逆變主變壓器T3、快速恢復(fù)二極管D27和D28等組成半橋逆變電路。能量變換是通過逆變主變壓器T3把原邊繞組的能量傳遞到付邊各繞組。再經(jīng)相應(yīng)的D27和D28整流、電容和電感T4濾波后輸出數(shù)值不同的直流電壓+VCC和VOUT+和電流供負(fù)載使用。TL494的8、11腳輸出兩組方波PWM控制信號。經(jīng)Q1、Q2、脈沖變壓器Tl及其外圍的器件如D16?19、D5?12、C1?3等組成的驅(qū)動電路，去控制MOSFEF功率管Q7、Q8的通斷狀態(tài)。當(dāng)場效應(yīng)管MOS管Q7、Q8按照控制要求工作后，與之相連接的逆變主變壓器T3的初級繞組線圈中就會產(chǎn)生中頻交流。再經(jīng)過變壓器T3的降壓和電流變換，快速恢復(fù)二極管D27、D28的整流，以及T4電感的濾波，最后輸出蓄電池充電所需的電壓和電流。
[0024]在附圖2和附圖3的電路原理圖中，熱敏電阻RTl起限流作用。TL494的⑥腳和⑤腳外接的R26、C9決定了 PWM的振蕩頻率或MOS主開關(guān)管的工作頻率。D27和D28為輸出級的快速恢復(fù)型整流管，以滿足高頻、大電流整流工作的需要。R8和C4構(gòu)成吸收回路或稱為緩沖電路，用于吸收尖峰電壓，保護(hù)D27和D28快速恢復(fù)二極管。
[0025]本實(shí)用新型充電器的空載電壓為14.5VDC。在正常充電狀態(tài)，充電器的充電電流可通過電流調(diào)節(jié)電位器在0.8A?18A之間無級連續(xù)調(diào)節(jié)。并通過電流表顯示充電電流值。實(shí)現(xiàn)所謂的“恒流”模式。當(dāng)充電電壓超過13.7VDC時(shí)，充電電流隨著充電電壓的升高而逐漸減小。當(dāng)充電電壓超過14.8VDC時(shí)，充電電流將減小到0.8A，進(jìn)入所謂的“浮充”模式狀態(tài)。
[0026]當(dāng)充電器的輸出端發(fā)生短路現(xiàn)象時(shí)，此時(shí)，充電器的輸出電壓很低，但充電器的電流會被限制到18A。不會出現(xiàn)燒壞充電器的現(xiàn)象。起到短路保護(hù)的目的。如圖3所示，電池接反保護(hù)電路由場效應(yīng)管Q6、三極管Q5、穩(wěn)壓管Z2、電阻RlO和Rll等組成。當(dāng)紅色充電夾被接到電池的負(fù)極性，而黑色充電夾被接到電池的正極性，即發(fā)生極性接反現(xiàn)象時(shí)，電池的電壓會使Q5三極管導(dǎo)通，限制Z2穩(wěn)壓管的電壓為低。這樣場效應(yīng)管Q6將處于截止?fàn)顟B(tài)。也就無法對蓄電池進(jìn)行充電。
[0027]充電器外殼前面板29上設(shè)有電源/過熱保護(hù)二個(gè)LED指示燈分別為31、32，可指示充電器的輸出控制和工作狀態(tài)。當(dāng)充電器接通輸入電源后，前述的電源部分啟動工作。產(chǎn)生的輸出電壓+VCC電壓，可使電源指示燈LED231點(diǎn)亮，指示帶電工作；充電器產(chǎn)生的VOUT+電源可對蓄電池進(jìn)行充電。在充電器電路中，過熱保護(hù)電路由熱敏電阻RT2、電阻R45、R46、R47、R42、R43、電容C19和C17、運(yùn)算放大器U2B等組成。運(yùn)算放大器電路部分構(gòu)成電壓比較器。當(dāng)溫度升高，超過設(shè)定值時(shí)，功率MOS開關(guān)管散熱器緊貼的熱敏電阻RT2變化，使U2B的7腳輸出高電平。此高電平，一方面使Q4三極管導(dǎo)通，過熱指示燈LEDl點(diǎn)亮，指示充電器發(fā)生過熱現(xiàn)象。另一方面，使Q3三極管導(dǎo)通，把R37和R38之間的電位拉至低電平。這樣，充電器的電流給定電位器RPl就無法大數(shù)值加給PWM芯片TL494。這就限制了充電器的輸出電流。只有當(dāng)溫度下降后，熱敏電阻RT2的變化使U2B的7腳輸出低電平，Q4才截止，LEDl熄滅；Q3截止，使R37和R38之間的電位拉至高電平，不受Q3控制。此時(shí)，充電器才能恢復(fù)充電。
[0028]充電器電源的輸出電壓和電流大小均由控制電路進(jìn)行控制。按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行輸出控制。在圖2和圖3中，RPl為充電電流調(diào)節(jié)電位器，通過它的調(diào)節(jié)可設(shè)定充電電流的給定值Ug大小。充電電流的大小由分流器FL檢測。并連接至電阻R40、R31。形成兩路電流負(fù)反饋信號Ufi1和Ufi2。對于四運(yùn)算放大器LM324中的一個(gè)運(yùn)算放大器U2C部分的電路來說，主要是對反饋的電流進(jìn)行放大、濾波處理。充電電流的給定值Ug、電流負(fù)反饋信號UfiJPUfi2 一起加到TL494的②腳，即TL494內(nèi)部運(yùn)算放大器的IN+同相輸入端。TL494的同相輸入端②腳TL494內(nèi)部運(yùn)算放大器的IN+、反相輸入端①腳TL494內(nèi)部運(yùn)算放大器的IN+以及輸出端③腳FB，在TL494的內(nèi)部為一個(gè)運(yùn)算放大器。反饋網(wǎng)絡(luò)為電容Cll和電阻R30。其輸出端③腳FB的電平高低，可控制TL494內(nèi)部PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)器的輸出脈寬大小，最終控制圖2中場效應(yīng)管Q7和Q8，以改變充電器輸出的電流大小。當(dāng)給定值Ug增大時(shí)，TL494內(nèi)部PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)器的輸出脈寬增大，是充電器的輸出電流增加；反之，則減小充電電流。當(dāng)充電電流的給定值Ug不變，而有輸出電流變化時(shí)，上述控制電路的控制結(jié)果都將使輸出的充電電流穩(wěn)定。例如，充電電流的給定值U g不變，而有輸出電流由于某種外因增大時(shí)，由于反饋的電流信號增加，于是，控制器的PWM輸出脈沖寬度減小，使輸出的充電電流恢復(fù)到給定值。也就是說，上述控制電路的控制結(jié)果都將使輸出的充電電流穩(wěn)定。
[0029]輸出電壓的反饋信號+VB引入到電阻R51、R52的輸入端。最后，輸入至TL494的①⑥腳，即其內(nèi)部另外一個(gè)運(yùn)算放大器同相輸入端IN+。其電壓設(shè)定給定值則通過電阻R32、R33、R28的分壓比決定。電壓給定信號的大小輸入至TL494的①⑤腳，即其內(nèi)部另外一個(gè)運(yùn)算放大器反相輸入端IN-。其反饋網(wǎng)絡(luò)為電容ClO和電阻R29。類似地，其輸出端③腳FB的電平高低，同樣控制TL494內(nèi)部PWM脈沖寬度調(diào)節(jié)器的輸出脈寬大小，最終控制圖2中場效應(yīng)管Q7和Q8，以改變充電器輸出的電壓大小。由于充電電壓的給定值設(shè)定不變，而有輸出電壓變化時(shí)，上述控制電路的控制結(jié)果都將使輸出的電壓穩(wěn)定。例如，當(dāng)輸出電壓由于某種外因增大時(shí)，由于電壓反饋的電流信號增加，于是，控制器的PWM輸出脈沖寬度減小，使輸出的充電電壓恢復(fù)到給定值。也就是說，上述控制電路的控制結(jié)果都將使輸出的電壓穩(wěn)定。
[0030]綜上所述，充電器的輸出電壓和電流大小以及過熱保護(hù)、短路保護(hù)、電池極性接反保護(hù)都是受電路控制的。這些控制是保證充電器穩(wěn)定工作的重要前提。
[0031]可見，良好的電路及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本實(shí)用新型的優(yōu)勢所在，也是滿足高效和低成本生產(chǎn)、高可靠性、制造技術(shù)先進(jìn)性的重要保障。本實(shí)用新型專利申請保護(hù)的內(nèi)容就在于保護(hù)這種充電器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
[0032]本實(shí)用新型不僅采用了先進(jìn)的逆變電源控制技術(shù)，而且還采用了先進(jìn)的SMT貼片加工技術(shù)和工藝來生產(chǎn)電路板。充電器具有結(jié)構(gòu)合理、體積小、重量輕、成本低、生產(chǎn)效率高、制造技術(shù)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)；通過改變不同器件或零部件的配置規(guī)格和參數(shù)，即可改變充電器的輸出電流或功率的大小，容易形成符合國家和國際標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品。例如，制成15A/12V、1A/12V等電流等級和規(guī)格型號的產(chǎn)品。
[0033]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的充電器結(jié)構(gòu)和電路板及控制功能對本實(shí)用新型所作的詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只限于這些說明。對本實(shí)用新型所述【技術(shù)領(lǐng)域】的其他技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演和替換，這些都應(yīng)該視為屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范疇。
【權(quán)利要求】
1.本實(shí)用新型涉及一種電子控制式充電器及電路的結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括底殼、夕卜殼、電路板組件、供電電源線、兩個(gè)蓄電池電瓶夾子、冷卻風(fēng)機(jī)、電流表、電流調(diào)節(jié)電位器；電路板組件、供電電源線、兩個(gè)蓄電池電瓶夾子、冷卻風(fēng)機(jī)、電流表、電流調(diào)節(jié)電位器之間進(jìn)行相應(yīng)的電路連接，冷卻風(fēng)機(jī)對充電器電路板組件上表面的器件進(jìn)行冷卻，起到防止燒壞器件和延長充電器工作時(shí)間的作用；電路板組件采用單電路板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主電路采用半橋逆變電路，主電路的控制電路采用TL494脈沖寬度調(diào)節(jié)器，主電路上還設(shè)計(jì)有短路保護(hù)電路、電池極性接反保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電子控制式充電器及電路的結(jié)構(gòu)，其特征在于:主電路包括保險(xiǎn)絲、熱敏電阻、兩個(gè)電感和電容及壓敏電阻組成的輸入濾波電路以及整流器，場效應(yīng)MOS管、逆變主變壓器和快速恢復(fù)整流二極管組成的半橋逆變電路，半橋逆變電路由采用TL494脈沖寬度調(diào)節(jié)器的控制電路；在控制電路的作用下，脈沖寬度調(diào)節(jié)器電路產(chǎn)生的和驅(qū)動電路的幾十KHz的中頻脈沖，使半橋逆變主電路中的場效應(yīng)管交替工作，形成的中頻交流電經(jīng)逆變主變壓器的降壓、能量變換，再經(jīng)快速恢復(fù)二極管的整流后，獲得充電所需要的直流輸出。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電子控制式充電器及電路的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的主電路的輸出端連接有電池接反保護(hù)電路，所述的電池接反保護(hù)電路包括場效應(yīng)管、三極管、穩(wěn)壓管和電阻，當(dāng)發(fā)生極性接反現(xiàn)象時(shí)，電池的電壓會使三極管導(dǎo)通，限制穩(wěn)壓管的電壓為低，這樣場效應(yīng)管將處于截止?fàn)顟B(tài)，也就無法對蓄電池進(jìn)行充電。
【文檔編號】H02H7/18GK204046233SQ201420456238
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】蔡獻(xiàn), 魏繼昆, 朱宣輝 申請人:浙江肯得機(jī)電股份有限公司