專利名稱：電容限流型自動(dòng)充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種給電池充電的充電器，特別是電容限流型自動(dòng)充電器。
目前市場(chǎng)上供應(yīng)的充電器普遍存在以下缺點(diǎn)1.多數(shù)無(wú)自動(dòng)控制功能，電池充足與否沒(méi)有指示，常常造成過(guò)充電或充電不足，縮短了電池的使用壽命。
2.大多數(shù)充電器采用變壓器降壓，由于小變壓器效率較低，充電時(shí)間一長(zhǎng)就嚴(yán)重發(fā)熱，常常出現(xiàn)變壓器發(fā)熱燃燒，引起火災(zāi)等事故，很不安全。
本實(shí)用新型的目的是提供一種不用變壓器并具有準(zhǔn)確的自動(dòng)控制功能的充電器，具有重量輕，體積小，使用方便，安全可靠，可延長(zhǎng)電池使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型電容限流型自動(dòng)充電器，由盒體和安裝在該盒體內(nèi)的充電電路組成，其特征在于所說(shuō)的充電電路包括由電容、二極管、穩(wěn)壓管構(gòu)成的限流及整流濾波穩(wěn)壓電路，以獲得放大器工作所需的電壓；由電阻與基準(zhǔn)電壓源組成的精密基準(zhǔn)源取得穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)；由運(yùn)算放大器和電位器組成的閾值調(diào)整電路，用于向充電自動(dòng)控制電路提供電壓值相等極性相反的閾值電壓；所說(shuō)的充電自動(dòng)控制電路按閾值電壓來(lái)控制被充電或停止充電，它是由有回差的比較器和三極管等構(gòu)成。還包括能自動(dòng)顯示充電及停止充電狀態(tài)的兩種顯示器及安全保護(hù)裝置。本實(shí)用新型的工作原理及其特點(diǎn)如下本實(shí)用新型由220伏交流電源經(jīng)電容器降壓限流后再經(jīng)由二極管、電容器和穩(wěn)壓管組成的整流濾波穩(wěn)壓電路進(jìn)行整流濾波、穩(wěn)壓，獲得穩(wěn)定的正電壓和負(fù)電壓，再經(jīng)基準(zhǔn)電壓建立電路可獲得不隨溫度變化而變化的電壓基準(zhǔn)，輸送到閾值調(diào)整電路中，閾值調(diào)整電路的電位器可調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)，使該放大器輸出的電壓做為充電自動(dòng)控制電路中的比較器的閾值電壓，當(dāng)被充電的電池的電壓低于閾值電壓時(shí)，比較器輸出負(fù)電壓，充電自動(dòng)控制電路中的三極管截止，電源電流給電池充電，當(dāng)被充電的電池的電壓充至高于閾值電壓時(shí)，比較器輸出正電壓，三極管導(dǎo)通，電源電流經(jīng)三極管流回電源，不再給電池充電。顯示器可由二組不同顏色的發(fā)光二極管構(gòu)成，例如，充電時(shí)，使紅色發(fā)光二極管亮，停止充電時(shí)，使綠色二極管亮。
本實(shí)用新型還裝有安全保護(hù)裝置，即在充電器外盒的盒座中裝有插口和在盒蓋上裝有短接導(dǎo)體，當(dāng)打開(kāi)盒蓋時(shí)，短接導(dǎo)體同插口分離，將電源切斷，當(dāng)放入被充電電池并閉上盒蓋時(shí)，短接導(dǎo)體同插口接通，這樣可保證人身安全。當(dāng)使用時(shí)，打開(kāi)盒蓋，裝入電池后，再蓋上盒蓋，接上電源，即開(kāi)始充電，當(dāng)充電完成后，即打開(kāi)盒蓋，取出電池。本實(shí)用新型可根據(jù)不同需要，設(shè)計(jì)成對(duì)2節(jié)或4節(jié)5號(hào)、7號(hào)電池充電的不同型號(hào)的裝置。
本實(shí)用新型用電容器代替一般充電器的變壓器進(jìn)行降壓限流，主要優(yōu)點(diǎn)為1.體積小，重量輕，使用方便，可以做成超薄型，超輕型的棄電器，便于攜帶。
2.無(wú)發(fā)熱元件，自身功耗在0.3瓦以下，可連續(xù)工作不會(huì)引起自燃，安全可靠。
3.充電電流比較穩(wěn)定，當(dāng)電源電壓變動(dòng)時(shí)，充電電流與電源電壓呈線性關(guān)系，如附

圖1中直線①所示，而一般采用變壓器降壓的充電器的充電電流和電源電壓之間呈非線性關(guān)系如附圖4中曲線②所示，顯然，當(dāng)電源電壓在220伏左右波動(dòng)時(shí)，電容限流型充電器充電電流比較穩(wěn)定，充電效果較好，且具自動(dòng)控制功能，充足以后，即自動(dòng)停止充電，綠色發(fā)光二極管亮，發(fā)出明顯的信號(hào)，不會(huì)因過(guò)充電或充電不足影響電池的使用壽命。
另外，本實(shí)用新型采用充電自動(dòng)控制電路及安全保護(hù)裝置，使用安全可靠，可大大延長(zhǎng)電池的使用壽命。
以下結(jié)合附圖，以實(shí)施例加以介紹圖2為本充電器的電路圖；圖3為本充電器的一種外形圖；圖4為本充電器的另一種外形圖；圖1為充電時(shí)電流當(dāng)電壓變化曲線。
本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)充電器的充電電路，如圖2所示，本電路中用電容C1來(lái)代替原有充電器中的變壓器，由電容限流及整流濾波穩(wěn)壓電路Ⅰ；基準(zhǔn)電壓建立電路Ⅱ；閾值電壓調(diào)整電路Ⅲ；充電自動(dòng)控制電路Ⅳ，和安全保護(hù)電路Ⅴ等部份組成。充電電流的大小由電容C1的容量確定，由二極管D11，D12，電容C21，C22，電阻R11，R12，穩(wěn)壓管Dw1，Dw2組成正負(fù)二路整流濾波穩(wěn)壓電路作為運(yùn)放的電源；電源電壓的正半周，二極管D11導(dǎo)通給電容C21充電，獲得正電壓，再經(jīng)電阻R11，穩(wěn)壓管Dw1穩(wěn)壓后獲得穩(wěn)定的正電源電壓Vcc，電源電壓的負(fù)半周，二極管D12導(dǎo)通，給電容C22充電，獲得負(fù)電壓，再經(jīng)電阻R12，穩(wěn)壓管Dw2穩(wěn)壓后獲得穩(wěn)定的負(fù)電源電壓VEE?；鶞?zhǔn)電壓建立電路由電阻R2和基準(zhǔn)電壓源Dw3組成，Dw3選用精密基準(zhǔn)電壓源(例TL431)，可獲得不隨溫度變化的很穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)；由運(yùn)放A1，A2，電位器Rw和電阻R3，R41，R42等器件組成閾值電壓調(diào)整電路，調(diào)節(jié)Rw即可調(diào)節(jié)放大器A1的放大倍數(shù)，從而調(diào)節(jié)A1的輸出電壓，作為比較器A3的閾值電壓，由于R41＝R42和放大器A2組成增益為－1的放大器。A2輸出一絕對(duì)值和放大器A1的輸出電壓相等的負(fù)電壓作為比較器A4的閾值電壓。
充電自動(dòng)控制電路Ⅳ由有回差的比較器A3，A4和三極管T1，T2等器件組成。電池E1，E2各裝在極板M1，N1和M2，N2之間。當(dāng)電池E1電壓低于閾值電壓時(shí)，A3輸出負(fù)電壓，三極管T1截止，電源正半周的電流流經(jīng)二極管D21，電阻R101后再流經(jīng)電阻R91，LED21和D41，全部流入電池E1；當(dāng)E1的電壓充至稍高于閾值電壓時(shí)，A3輸出正電壓，三極管T1導(dǎo)通，電源正半周的電流流經(jīng)二極管D21，電阻R101后再經(jīng)電阻R71，LED11和T1流回電源，不再給電池E1充電，比較器的回差由R81和R61的阻值確定。同理，當(dāng)電池E2的電壓(絕對(duì)值)小于閾值電壓時(shí)，比較器A4輸出為正電壓，T2截止，電源負(fù)半波的電流流經(jīng)D22，R102和R92，紅色發(fā)光二極管LED22，D42給E2充電，當(dāng)E2的電壓大于閾值電壓時(shí)，A4輸出負(fù)電壓，T2導(dǎo)通，電源負(fù)半波的電流流經(jīng)T2和R72，LED12，流回電源，不再給E2充電。E1，E2充電時(shí)，紅色發(fā)光二極管LED21，LED22亮；停止充電時(shí)，綠色發(fā)光二極管LED11，LED12亮。
安全保護(hù)裝置由插口J1，J2，J3或J4，J5和安裝于圖2所示的盒蓋(1)上的三個(gè)短接導(dǎo)體(3)或圖3所示的二個(gè)短接導(dǎo)體(3)組成。
圖3，圖4分別畫出本實(shí)用新型的兩種實(shí)施方案的外形圖。盒座(2)內(nèi)裝有線路中的各種元器件，帶有電線的插銷(4)從盒座(2)內(nèi)引出，盒座(2)上裝有極板M1，M2，N1，N2，在盒蓋(1)內(nèi)裝有短接導(dǎo)體(3)。對(duì)圖3所示充電器，當(dāng)電池盒蓋(1)打開(kāi)時(shí)，插口J1，J2，J3斷開(kāi)，人體可以接觸到的導(dǎo)電部份不帶電，只有當(dāng)盒蓋(1)閉合，利用短接導(dǎo)體(3)將J1，J2，J3接通，電池才開(kāi)始充電。對(duì)圖4所示充電器，J4，J5裝于電源的輸入端，當(dāng)盒蓋打開(kāi)時(shí)，線路全部斷電，只有當(dāng)盒蓋閉合后電路才接通電源工作。采用這種措施可確保人身安全。在電源的輸入端裝有熔斷絲Fu，萬(wàn)一因電網(wǎng)電壓過(guò)高導(dǎo)致電容擊穿時(shí)，將立即將熔斷絲Fu熔斷。
安全保護(hù)裝置由插口J1，J2，J3或J4，J5和安裝于圖2所示的盒蓋(1)上的三個(gè)短接導(dǎo)體(3)或圖3所示的二個(gè)短接導(dǎo)體(3)組成。
使用方法打開(kāi)盒蓋(1)，裝入電池后，再蓋上盒蓋(1)，接入電源，即開(kāi)始充電，紅色發(fā)光二極管LED21，LED22亮，表示在充電，電池充足以后綠色發(fā)光二極管LED11，LED12亮，即可打開(kāi)盒蓋取出電池。
下面為本實(shí)施例中各元器件的代號(hào)及規(guī)格型號(hào)C1電容，2μf，400V R11，R12 510Ω 1／4W 碳膜電阻C21，C22 電容，47μf，35V R22K 1／8W 碳膜電阻D11－D42 二極管1N4001R3100K 1／8W 碳膜電阻Dw1，Dw2 6.2V 0.5W穩(wěn)壓管 R41，R42 100K 1／8W 碳膜電阻Dw3 TL431，基準(zhǔn)電壓源R51，R52 3K1／8W 碳膜電阻A1－A4 運(yùn)算放大器 LM324 R61，R62 2M1／8W 碳膜電阻T1 三極管9013R71，R72 20Ω1／8W 碳膜電阻T2 三極管9012R81，R82 200K1／8W 碳膜電阻LED11，LED12 綠色發(fā)光二極管 R91，R92 20Ω 1／8W 碳膜電阻LED21，LED22 紅色發(fā)光二極管 Rw 可調(diào)電位器 47K
權(quán)利要求1.一種電容限流型自動(dòng)充電器，由盒體和安裝在該盒體內(nèi)的充電電路組成，其特征在于所說(shuō)的充電電路包括由電容、二極管、穩(wěn)壓管構(gòu)成的限流及整流濾波穩(wěn)壓電路，以獲得放大器工作所需的電壓；由電阻與基準(zhǔn)電壓源組成的精密基準(zhǔn)源取得穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)；由運(yùn)算放大器和電位器組成的閾值調(diào)整電路，用于向充電自動(dòng)控制電路提供電壓值相等極性相反的閾值電壓；所說(shuō)的充電自動(dòng)控制電路按閾值電壓來(lái)控制被充電或停止充電，它是由有回差的比較器和三極管等構(gòu)成，還包括能自動(dòng)顯示充電及停止充電狀態(tài)的兩種顯示器及安全保護(hù)裝置。
2.按權(quán)利要求1中所述充電器，其特征在于所說(shuō)的基準(zhǔn)源由穩(wěn)壓管和二極管組合而成。
3.按權(quán)利要求1所述充電器，其特征在于所述的基準(zhǔn)源采用TL431型精密基準(zhǔn)電壓源。
4.按權(quán)利要求1所述充電器，其特征在于所述的盒體由盒蓋及盒座構(gòu)成，所述的安全保護(hù)裝置是由裝在電路的被充電池端的插口和裝在所說(shuō)盒蓋上的短接導(dǎo)體所構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求1所述的充電器，其特征在于所述的盒體由盒蓋及盒座構(gòu)成，所述的安全保護(hù)裝置是由裝在電路的交流電源端的插口和裝在所說(shuō)盒蓋上的短接導(dǎo)體所構(gòu)成。
6.按權(quán)利要求1中所述充電器，其特征在于所用的顯示器由二組發(fā)光二極管構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型屬于家用電器制造領(lǐng)域，由電容降壓整流濾波穩(wěn)壓電路，精密基準(zhǔn)電路，閾值調(diào)整電路，自動(dòng)充電控制電路和安全保護(hù)裝置等幾部分組成，與常見(jiàn)的變壓器降壓型充電器比較，具有體積小，重量輕，自身耗電小，充電電流穩(wěn)定，幾乎無(wú)發(fā)熱元件，可長(zhǎng)期插在電源上連續(xù)工作，使用安全可靠，可大大延長(zhǎng)電池的使用壽命的特點(diǎn)。還可以設(shè)計(jì)成超輕型和超薄型的充電器。推廣這種充電器還可節(jié)省大量的銅和鐵，并對(duì)節(jié)能和提高電網(wǎng)功率因數(shù)有利。
文檔編號(hào)H02J7/10GK2139321SQ9224308
公開(kāi)日1993年7月28日 申請(qǐng)日期1992年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月10日
發(fā)明者沈以鴻 申請(qǐng)人:清華大學(xué)