專利名稱：充電器的充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種充電器的充電電路，尤指一種控制設(shè)有中央處理器CPU、并可達(dá)操作簡單、充電效率高、且具有保護(hù)本身電路與電池等優(yōu)點(diǎn)的充電電路。
現(xiàn)今充電器的充電電路，大都延用傳統(tǒng)電路，不僅具有功能簡單、保護(hù)措施不完善的缺點(diǎn)，且若于充電中稍有不慎，極易損壞電池而降低其使用壽命。
本實(shí)用新型提供一種充電器的充電電路，其控制電路帶有CPU，以隨時(shí)提供適當(dāng)?shù)亩妷杭岸娏鞣謩e予電壓控制電路、電流控制電路，而可達(dá)到依實(shí)際充電情況自動調(diào)整充電電壓及定電流的功能，同時(shí)具有電壓偵測電路以監(jiān)控充電運(yùn)作或檢查電池好壞，若有如流電電池蓋電量低于約1/4(表示該電池已損壞)、或充電正負(fù)端與電池正負(fù)極反接、或充電正負(fù)端的夾子相互接觸而形成短路、或充電正負(fù)端的夾子自電池極性端上脫落等異?，F(xiàn)象時(shí)，CPU即立刻停止充電運(yùn)作，起到保護(hù)充電器的充電電路與電池的所用。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種充電器的充電電路，由電源電路、驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制(PWM)電路、電壓控制電路、電流控制電路、中控電路及電壓偵測電路所組成電源電路包括經(jīng)電源整流、濾波及穩(wěn)壓再至電路個(gè)部分；驅(qū)動電路將一變壓器CN2的中心抽頭作為充電負(fù)端，且變壓器CN2的另外兩輸出端則分別連接可控硅SCR1、SCR2的A端，且兩可控硅SCR1、SCR2的K端共同連接，繼經(jīng)分流器至充電正端；兩可控硅SCR1、SCR2的觸發(fā)端與三極管Q3的射極連接，而三極管Q3的集極則與電源電路1連接，且該基極則與PWM電路的輸出端連接；PWM電路具有一放大電壓的放大器U2A，再接比較器U2B輸入端，比較器U2B的另一輸入端則輸入一基準(zhǔn)三角波，而比較器U2B的輸出端則與三極管Q3的基極連接；其特征在于電壓控制電路中起到衰減作用的的運(yùn)算放大器U2D接比較器U2C，U2C輸出接PWM電路的放大器U2A輸入端；電流控制電路5的差動放大器U3C接分流器，再通過電阻器R11、R13接比較器U3D相接，比較器U3D的輸出端經(jīng)由二極管D3再與比較器U2C輸出端連接；OP放大器U3B接分流器，輸出接比較器U3D；中控電路的CPU電壓控制端口接電壓控制電路的比較器U2C，電流控制端口電流控制電路之比較器U3D；電壓偵測電路包括反相放大器U3B，輸入接充電負(fù)端、正端，輸出接CPU端口。
該電流控制電路的比較器U3D輸入端通過并聯(lián)分壓電阻R16、R25、R40再接CPU端口。
中控電路的CPU輸入端口RA0與一比較器U3A輸出端連接，U3A的另一輸入端接電壓控制電路的U2D的輸出。
中控電路的CPU的輸入端口RB4連接一手動方式選擇充電模式為均充或浮充模式或者選擇充電電流值的按鈕SW1。
由上述結(jié)構(gòu)，可知本實(shí)用新型確具如下優(yōu)點(diǎn)1、藉由CPU配合同部程序及各電路的運(yùn)作，可適時(shí)提供適當(dāng)?shù)亩妷杭岸娏饔桦妷嚎刂齐娐?及電流控制電路5，即可簡化充電器的充電電路。
2、藉由CPU配合電壓偵測電路7，可于充電運(yùn)作或電池異常時(shí)，立即停止充電，以保護(hù)充電器的充電電路及電池。其異常現(xiàn)象有如充電電池蓄電量低于1/4(表示該電池已損壞)、或充電正負(fù)端與充電電池正負(fù)極反接、或充電正負(fù)端的夾子相互接觸形成短路、或充電正負(fù)端的夾子自充電電池極性端上脫落等。
3、藉由CPU配合各電路的檢測，可采用二階段充電模式，即第一階段為以高壓對電池充電的均充模式，而第二階段為保持電池于一定蓄電量的浮充模式。如此才不致以高電壓對充電電池持續(xù)充電而造成電池?fù)p壞，另亦可于電池充電后尚持續(xù)保持電池于一定蓄電量。
4、藉由一與CPU輸入端口RB4連接的按鈕SW1，即可直接以手動方式選擇充電模式為均充或浮充，或者選擇充電電流值。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型再作進(jìn)一步說明如下

圖1為本實(shí)用新型的電路構(gòu)成方框圖。
圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖之一。
圖3為本實(shí)用新型的電路原理圖之二。
圖4為本實(shí)用新型的充電流程圖。
圖5為本實(shí)用新型的電流控制電路一種動作狀態(tài)示意圖。
圖6為本實(shí)用新型的電流控制電路另一種動作示意圖。
圖7為本實(shí)用新型的電壓偵測電路于偵測充電狀的圖表。
首先參見圖1-圖4所示，本實(shí)用新型由電源電路1、驅(qū)動電路2、脈寬調(diào)制PWM電路3、電壓控制電路4、電流控制電路5、中控電路6及電壓偵測電路7所組成。
電源電路1包括以全波整流器CN1和二極管D9、D8、D1組成的整流電路，以電容器C1構(gòu)成的濾波器，以穩(wěn)壓IC U1構(gòu)成的穩(wěn)壓；其可將電源整流、濾波及穩(wěn)壓，以提供適當(dāng)直流電給各電路使用。
驅(qū)動電路2將一變壓器CN2的中心抽頭作為對電池負(fù)極充電的充電負(fù)端，且變壓器CN2的另外兩輸出端則分別連接一可控硅SCR1、SCR2的A端，且兩可控硅SCR1、SCR2的K端共同連接，再經(jīng)作為分流器的電阻器R38，即可作為對電池正極充電的充電正端；再者，兩可控硅SCR1、SCR2的觸發(fā)端與三極管Q3的射極連接，而三極管Q3的集極則與電源電路1連接，且該基析則與PWM電路3的輸出端連接。
PWM電路3具有一放大器U2A，可藉由電阻器R7、R24的分壓作為參考電壓，并將電壓控制電路4的輸出信號放大，以輸入比較器U2B作為一直流準(zhǔn)位，同時(shí)，比較器U2B的另一輸入端則輸入一基準(zhǔn)三角波，而比較器U2B的輸出端則與三極管Q3的基極連接；上述基準(zhǔn)三角波，藉由兩三極管Q1、Q2將全波整流電路的波形反相后，再經(jīng)電阻器R4及電容器C3充放電，而形成一與市電同步的三角波，如此才能精確控制相位角以便觸發(fā)可控硅器SCR1、SCR2。
電壓控制電路4用來檢測電池電壓，其由一以運(yùn)算放大器U2D所構(gòu)成的充電負(fù)端的電壓并加以衰減，再輸予比較器U2C以與其第十腳的定電壓作比較，而該比較值則輸出到PWM電路3的放大器U2A輸入端，以便將充電器的充電電路的輸出電壓做一穩(wěn)定調(diào)整。其中，當(dāng)電池電壓越高時(shí)，終由運(yùn)算放大器U2D檢測，其輸出端第十四腳的準(zhǔn)位亦會增高，再經(jīng)比較器U2C的輸入端第九腳反相輸入，以與另一輸入端第十腳的定電壓參考值比較后，即可輸出至PWM電路3。
電流控制電路5以由U3C所組成的差動放大器將流過驅(qū)動電路2的分流器電阻器R38的電流放大，再經(jīng)電阻器R11、R13做衰減，才輸入比較器U3D與其第十二腳的定電流做比較，且比較器U3D的輸出端經(jīng)由二極管D3再與比較器U2C輸出端連接。其中，OP AMP U3C將分流器電阻器R38的電流放大，再輸入比較器U3D與定電流做比較，若正常輸出電流沒有超過定電流時(shí)，比較器U3D輸出為高電位，則二極管D3的負(fù)端一直比正端電壓高，故比較器U2C輸予放大器U2A的電壓不受影響；若該電流超過定電流時(shí)，比較器U3D輸出為低電位，以致二極管D3的正極電壓大于負(fù)極而順向?qū)?，故比較器U2C輸給放大器U2A的電壓會降低，以改變輸出充電電壓，而達(dá)到定電流功能。其中，比較器U3D第十二腳的一電流由CPU控制，即于該第十二腳并聯(lián)分壓電阻R16、R25、R40且與CPU的第二腳連接，只要改變比較器U3D第十二腳的分壓值，即可改變定電流值；請參見圖5所示，當(dāng)CPU第二腳為高電位時(shí)(等于輸出+5V)，分壓電阻則呈R40與R16并聯(lián)狀態(tài)，請參見圖6所示，當(dāng)CPU第二腳為低電位時(shí)(等于接地)，分壓電阻則呈R40與R25并聯(lián)狀態(tài)；如此，藉由CPU輸出高、低電位并配合分壓電阻R16、R25、R40，即可改變比較器U3D第十二腳電壓值，以作不同電流值的定電流控制。
中控電路6具有CPU，可配合其內(nèi)部程序而控制充電運(yùn)作，并可使充電過程采均充及浮充的兩階段模式；該CPU的輸出準(zhǔn)可提供定電壓予電壓控制電路4的比較器U2C第十腳，亦可提供定電流予電流控制電路5的比較器U3D第十二腳；再者，CPU的輸出端口RA0與一比較器U3A輸出端連接，剛開始充電時(shí)，屬于均充模式，該比較器U3A會自電壓控制電路4的運(yùn)放U2D輸出端取得電池的電壓值，以便與一自分壓電路由電阻器R37、R32構(gòu)成取得的參考電壓值比較，而當(dāng)電壓電池上升至該參考電壓值時(shí)，比較器U3A的輸出端則為高電位，而CPU會自動計(jì)時(shí)數(shù)小并持續(xù)充電，等數(shù)小時(shí)后，即設(shè)定為浮充模式，而降低輸予比較器U2C的定電壓，以便保持對電池浮充的狀態(tài)；另外，CPU的輸出端口RB4連接一按鈕SW1，以便以配合其內(nèi)部程序而用手動方式選擇充電模式為均充或浮充模式，或者選擇充電電流值。
電壓偵測電路7對電池電壓做偵測，以保護(hù)充電器的充電電路與電池，其主要藉由一以運(yùn)放U3B所構(gòu)成的反相放大器，將所輸入的充電負(fù)端電壓反相放大，若充電電池蓄電量低于約1/4、或充電正負(fù)端與充電電池正負(fù)擔(dān)反接、或充電正負(fù)端的夾子相互接觸形成短路、或充電正負(fù)端的夾子自充電電池極性端上脫落等異?，F(xiàn)象時(shí)，會致使該運(yùn)放U3B所構(gòu)成的反相放大器輸出端呈低電位，則CPU即會立刻停止充電運(yùn)作，以保護(hù)充電器的充電電路與電池；反之，若充電運(yùn)作正常且電池亦無異時(shí)，該運(yùn)放U3B的輸出端會呈高電位，則CPU會保持正常工作。參見圖7所示，其中，上述偵測充電異常的方式，先藉由U3B輸入充電正、負(fù)端的電池電壓，當(dāng)U3B輸出第七腳電壓超過預(yù)定值(如2V)以上，且維持一穩(wěn)定準(zhǔn)位時(shí)，與其連接的CPU第十八腳，會測得一穩(wěn)定高電位，而判定充電電壓正，表示充電夾正確夾固且極性無誤，方開始充電；反之，當(dāng)U3B輸出電壓低于預(yù)定值(2V)或電位不穩(wěn)定時(shí)，CPU會測得低電壓或脈波(PULSE)，便立即停止充電；舉例而言，于充電中，若將充電夾取下或其意外脫落，則由于SCR元件已驅(qū)動有全波電壓至U3B輸入端，故U3B第七腳會有脈波(PULSE)出現(xiàn)；如此，藉U3B偵測電池輸入電壓，并輸至CPU判定其為高電位、低電位或脈波，以作開始或停止充電的適當(dāng)處置。
使用時(shí)，將充電正負(fù)端與電池的正負(fù)極連接，以便充電。此時(shí)，電壓偵測電路7會藉由以U3B所構(gòu)成的反相放大器，將所輸入的充電負(fù)端電壓反相放大，以便將結(jié)果送至CPU，而作為充電前與充電中的安全保護(hù)檢測。例如，當(dāng)充電電池蓄電量低于1/4(表示該電池已損壞)、或充電正負(fù)端與充龜電池正負(fù)極反接、或充電正負(fù)端的夾子相互接觸形成短路、或充電負(fù)端的夾子自充龜電池極性端脫落等異?，F(xiàn)象時(shí)，U3B構(gòu)成的反相放大器輸出端會呈低電位，則CPU將立刻停止充電運(yùn)作，且CPU會令輸出端口的發(fā)光二極管LED1閃爍，以代表異常。
反之，若充電運(yùn)用正常且電池亦無異時(shí)，U3B構(gòu)成的反相放大器輸出端會呈高電位，則CPU會約于5秒內(nèi)起動充電電壓，且令輸出端口的發(fā)光二極管LED3閃爍，以表示開始充電。
充電時(shí)，CPU會令輸出端口的發(fā)光二極管LED3約每0.5秒慢閃一次，表示進(jìn)入第一階段充電模式，即均充模式，則CPU會令輸出端口RA2、RB5的其一為高電位，以設(shè)定一均充電壓輸予比較器U2C作為充電壓。此時(shí)，充電器的充電電路會以高電壓對充電電池充電，再逐漸降低充電電壓。以12V的充電電池而方，于均充模式剛開始大約會以14.3V對電池充電，再逐漸降低充電電壓。
于充電時(shí)，比較器U3A會隨時(shí)自電壓控制電路4取得電池的電壓值，而當(dāng)電池電壓上升至某一參考電壓值時(shí)，比較器U3A的輸出端會呈高電位，而CPU會自動計(jì)時(shí)數(shù)小時(shí)(如2-5小時(shí))后，以進(jìn)入第二階段充電模式，即浮充模式。
于浮充模式，CPU的兩輸出端口RA2、RB5會互換電壓，以某定電壓對電池保持浮充的狀態(tài)，此時(shí)有充電電壓而無電流(以12V的充電電池而言，浮充定電壓約為13.5V)，以持續(xù)對電池充電而使其保持一定蓄電量，且CPU會令輸出端口的發(fā)光二極管LED3保持恒亮，表示持續(xù)于浮充狀態(tài)。
另外，使用者亦可藉由按押一與CPU輸入端口RB4連接的按鈕SW1，以便直接發(fā)選擇均充或浮充的充電模式，亦可選擇充電電流值。例如，若將按鈕SW1持續(xù)按下約5秒，即可將均充模式變成浮充模式，或?qū)⒏〕淠Ｊ阶兂删淠Ｊ?，另若僅按壓按鈕SW1約1秒即放開時(shí)，即可選擇充電電流值。
權(quán)利要求1.一種充電器的充電電路，由電源電路、驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制(PWM)電路、電壓控制電路、電流控制電路、中控電路及電壓偵測電路所組成電源電路包括經(jīng)電源整流、濾波及穩(wěn)壓再至電路個(gè)部分；驅(qū)動電路將一變壓器CN2的中心抽頭作為充電負(fù)端，且變壓器CN2的另外兩輸出端則分別連接可控硅SCR1、SCR2的A端，且兩可控硅SCR1、SCR2的K端共同連接，繼經(jīng)分流器至充電正端；兩可控硅SCR1、SCR2的觸發(fā)端與三極管Q3的射極連接，而三極管Q3的集極則與電源電路1連接，且該基極則與PWM電路的輸出端連接；PWM電路具有一放大電壓的放大器U2A，再接比較器U2B輸入端，比較器U2B的另一輸入端則輸入一基準(zhǔn)三角波，而比較器U2B的輸出端則與三極管Q3的基極連接；其特征在于電壓控制電路中起到衰減作用的的運(yùn)算放大器U2D接比較器U2C，U2C輸出接PWM電路的放大器U2A輸入端；電流控制電路的差動放大器U3C接分流器，再通過電阻器R11、R13接比較器U3D相接，比較器U3D的輸出端經(jīng)由二極管D3再與比較器U2C輸出端連接，放大器U3B接分流器，輸出接比較器U3D；中控電路的CPU電壓控制端口接電壓控制電路的比較器U2C，電流控制端口電流控制電路之比較器U3D；電壓偵測電路包括反相放大器U3B，輸入接充電負(fù)端、正端，輸出接CPU端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電器的充電電路，其特征在于該電流控制電路的比較器U3D輸入端通過并聯(lián)分壓電阻R16、R25、R40再接CPU端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電器的充電電路，其特征在于中控電路的CPU輸入端口RA0與一比較器U3A輸出端連接，U3A的另一輸入端接電壓控制電路的U2D的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電器的充電電路，其特征在于中控電路的CPU的輸入端口RB4連接一手動方式選擇充電模式為均充或浮充模式或者選擇充電電流值的按鈕SW1。
專利摘要一種充電器的充電電路,由電源電路、驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制(PWM)電路、電壓控制電路、電流控制電路、中控電路及電壓偵測電路所組成:電壓控制電路包括起到衰減作用的運(yùn)算放大器和比較器,輸出接PWM電路的放大器輸入端;電流控制電路包括差動放大器、分流器、比較器;中控電路的CPU電壓控制端口接電壓控制電路的比較器和電流控制端口電流控制電路比較器;電壓偵測電路包括反相放大器,輸入接充電負(fù)端、正端,輸出接CPU端口。本實(shí)用新型具有操作簡單、充電效率高、且具有保護(hù)本身電路與電池等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02J7/02GK2368210SQ9920127
公開日2000年3月8日 申請日期1999年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月3日
發(fā)明者謝文明 申請人:麻聯(lián)電機(jī)股份有限公司