CN103633718A - 一种混合反馈式充电电路、充电器以及充电方法 - Google Patents
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Abstract
一种混合反馈式充电电路，其连接于直流电源与蓄电池之间，包括一充电单元以及一反馈控制单元，该反馈控制单元包括一反馈单元以及控制单元，直流电源经充电单元调压、整流以及滤波后输出一直流电压，反馈单元根据直流电压输出一反馈信号，控制单元根据反馈信号控制直流电源的输出；反馈单元还包括：一检测电阻，检测电阻检测充电电流并调节蓄电池的充电电压。本发明还提供一种充电器以及充电方法。本发明不仅在初始充电时，防止充电电流过大，保护蓄电池，还可以减少充电时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电电路，尤其涉及一种混合反馈式充电电路、充电器以及充电方法。
背景技术
根据20世纪60年代中期，美国蓄电池专家马斯对蓄电池最佳充电技术的研究成果，他提出了以最低析气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线，是一条按指数规律充电电流逐步下降的曲线。请参阅如图1所示的恒压充电曲线，充电开始时电流很大，随着蓄电池电压不断上升，充电电流不断减小，直至充满，此时充电电流趋近为零。然后自动转为恒压充电，以保持蓄电池自放电的电量损失。充电再久都不会过充电。这样的充电方式称为恒压充电模式。恒压充电可极大地延长蓄电池的使用寿命，同时缩短充电时间。
市面上大多采用恒压模式对蓄电池充电，充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。其充电过程比较接近于最佳充电曲线。但是，使用恒定电压快速充电，由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易使蓄电池极板弯曲，造成电池报废。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术中因为恒压充电初始电流过大而容易损坏电池的问题，而提出一种混合反馈式充电电路、充电器以及充电方法，使得充电即符合充电电流曲线，又大幅就减小了初始充电电流，从而极大延长蓄电池的使用寿命，还能有效的缩短充电时间。
为解决上述技术问题，本发明提出一种混合反馈式充电电路，其连接于直流电源与蓄电池之间，包括一充电单元以及一反馈控制单元，反馈控制单元包括一反馈单元以及控制单元，直流电源经充电单元调压、整流以及滤波后输出一直流电压，反馈单元根据直流电压输出一反馈信号，控制单元根据反馈信号控制直流电源的输出；反馈单元包括一第一电阻、一第二电阻以及一三端稳压管，第一电阻以及第二电阻依次串联在蓄电池的正负极之间，三端稳压管的输入端连接第一电阻与第二电阻的连接处，反馈单元还包括：一检测电阻，第二电阻串联检测电阻至地，三端稳压管的接地端接地，检测电阻检测充电电流并调节蓄电池的充电电压，其中，第一电阻、第二电阻以及检测电阻的电压之和为直流电压，第一电阻和第二电阻的电压之和为充电电压。
优选地，第一电阻、第二电阻、检测电阻以及充电电压的关系为：U1=2.5*(R1+R2+R3)/（R2+R3）- UR3，其中，U1为充电电压，R1为第一电阻，R2为第二电阻，R3为第三电阻，UR3为检测电阻两端的电压。
优选地，反馈单元还包括一第四电阻、一第五电阻、一第一电容以及一光耦合器，第四电阻连接蓄电池的正极以及光耦合器的阳极，第五电阻连接蓄电池的正极以及光耦合器的阴极，光耦合器的阴极连接三端稳压管的输出端，光耦合器的发射极接地，第一电容连接在光耦合器的阴极和第一电阻以及第二电阻的连接处之间。
优选地，第二电阻、第四电阻以及第五电阻均为可调电阻。
优选地，充电单元包括一变压器、一二级管、一第二电容、一电感以及一第三电容，直流电源连接变压器的初级线圈，变压器的次级线圈的正极连接二极管的阳极，二极管的阴极连接第二电容至地，二极管的阴极依次连接电感以及第三电容至地，电感与第三电容的连接处连接蓄电池的正极。
优选地，控制单元包括一脉冲宽度调制器，控制单元连接变压器的初级线圈以及直流电源。
优选地，脉冲宽度调制器采用的芯片型号为TC2263。
优选地，稳压管的型号为TL431。
本发明还提出一种充电器，包括如上所述的混合反馈式充电电路。
本发明还提出一种充电方法，在反激式开关电源的反馈单元上增加一检测电阻；检测电阻根据充电电流的大小调节充电电压，使得充电电压随着蓄电池两端的电压变化而改变。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明通过在原反激式开关电源的基础上，增加一检测电阻，该检测电阻连接在反馈单元中，使得给蓄电池充电的时候，能够防止因为初始充电的电流过大，而损坏蓄电池，并且可以提高充电速度。
附图说明
图1为现有技术与本发明的充电曲线比较图。
图2为本发明混合反馈式充电电路的电路原理图。
图3为本发明混合反馈式充电电路的电路结构图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
请参阅图2，本发明混合反馈式充电电路，连接于直流电源4与蓄电池5之间，包括一充电单元1以及一反馈控制单元。该反馈控制单元包括一反馈单元2以及控制单元3。直流电源4经充电单元1调压、整流以及滤波后输出一直流电压。反馈单元2根据直流电压输出一反馈信号，控制单元3根据反馈信号控制直流电源4的输出。其中，反馈单元2包括一检测电阻，充电电流流经该检测电阻。因为检测电阻的作用，使得充电电压初始充电的时候不会过大而破坏蓄电池。
请参阅图2和图3，本发明混合反馈式充电电路包括一充电单元1以及一反馈控制单元2。反馈控制单元2包括一反馈单元21以及一控制单元22。
充电单元1包括一变压器T1、一二级管D1、一第二电容C2、一电感L1以及一第三电容C3。变压器T1的初级线圈的正极连接直流电源的正极，变压器T1的次级线圈的正极连接二极管D1的阳极。二极管D1的阴极连接第二电容C2至地，二极管D1的阴极依次连接电感L1以及第三电容C3至地。电感L1与第三电容C3的连接处连接蓄电池的正极G1。
反馈单元21包括一第一电阻R1、一第二电阻R2、一检测电阻R3、一第四电阻R4、一第五电阻R5、一三端稳压管U1以及一光耦合器U2。第一电阻R1以及第二电阻R2依次串联在蓄电池的正极G1和负极G2之间。第二电阻R2串联检测电阻R3至地。三端稳压管U1的输出端连接光耦合器的阴极，三端稳压管U1的输入端连接第一电阻R1与第二电阻R2的连接处，三端稳压管U1的接地端接地。第四电阻R4连接蓄电池的正极G1以及光耦合器U2的阳极，第五电阻R5连接蓄电池的正极G1以及光耦合器U2的阴极。光耦合器U2的阴极连接三端稳压管U1的输出端，光耦合器U2的发射极接地。第一电容C1连接在光耦合器U2的阴极和第一电阻R1以及第二电阻R2的连接处之间。本实施例中，三端稳压管U1为TL431，光耦合器U2为PC187。
本实施例中，第四电阻R4、第五电阻R5以及检测电阻R3均为可调电阻，根据电池的各种型号设置不同的阻值。
从图中可以看出，第一电阻R1、第二电阻R2以及检测电阻R3的电压之和为充电单元输出的直流电压，第一电阻R1和第二电阻R2的电压之和为充电电压。因此，第四电阻R4、第五电阻R5、检测电阻R3以及充电电压的关系可以用公式表示为：U1=2.5*(R1+R2+R3)/（R2+R3）- UR3。其中，U1为所述充电电压，R1为所述第一电阻，R2为所述第二电阻，R3为所述第三电阻，UR3为所述检测电阻两端的电压。由于UR3分走了来自充电单元的一部分直流电压，因此，该检测电阻R3可以改变原来用恒压模式充电电流过大的状况，保护该蓄电池。
控制单元22包括一脉冲宽度调制器U3、一第二二极管D2、一第四电容C4、一第五电容C5、一开关管Q1、一感应线圈T2、一第六电阻R6以及一第七电阻R7。本实施例中，脉冲宽度调制器U3为PWM控制器芯片TC2263，开关管Q1为MOS管。PWM控制器芯片TC2263的管脚1连接开关管Q1的控制端，管脚5连接开关管Q1的输出端。开关管Q1的输入端连接变压器T1的初级线圈的负极，PWM控制器芯片TC2263的管脚5连接第七电阻R7至直流电源的负极，直流电源的负极接地。感应线圈T2的一端连接第二二极管D2的阳极，感应线圈T2的另一端接地。第二二极管D2的阴极连接控制芯片TC2263的管脚3，第二二极管D2的阴极与地之间连接有一第五电容C5。控制器芯片TC2263的管脚4连接光耦合器U2的阳极，控制器芯片TC2263的管脚4与地之间连接有一第四电容C4。控制器芯片TC2263的管脚6与地之间连接有第六电阻R6。控制器芯片TC2263的管脚2与地连接。
下面结合图1和图3来详细介绍本发明混合反馈式充电电路的充电过程。
UR3为检测电阻R3上的压降，初始充电时，由于电池容量用尽，充电电流很大，检测电阻R3上压降也相应很大，UR3增大，充电电流U1减小，故能控制初始充电电压U1，到达限制初始充电电流电流的目的。检测电阻R3保护蓄电池，使得其不会因电流过大而缩短使用寿命。到了充电后期，充电电流减小，检测电阻R3上的压降慢慢减小，即UR3减小，充电电压U1逐渐升高。这就加快了充电过程，使得充电时间大幅缩短，能在规定时间内迅速充满蓄电池。调节R2的阻值可以控制空载输出电压，使得不会因长时间充电对电池造成损坏。
值得注意的是，改变检测电阻R3的阻值可以控制初始充电电流大小，使得适用于给不同容量的电池充电。
如图1所示，混合式充电电流随时间变化的曲线与原有的恒压式充电曲线相比具有充电初始电流小、充电时间短等优势。
与现有技术相比，采用本发明利用一种电路，通过在原来反激式开关电源的基础上增加一检测电阻，使得充电初始电流减小，有利于保护蓄电池，延长蓄电池的寿命，并且缩短了充电时间。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围。凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种混合反馈式充电电路，其连接于直流电源与蓄电池之间，包括一充电单元以及一反馈控制单元，所述反馈控制单元包括一反馈单元以及控制单元，所述直流电源经所述充电单元调压、整流以及滤波后输出一直流电压，所述反馈单元根据所述直流电压输出一反馈信号，所述控制单元根据所述反馈信号控制所述直流电源的输出；所述反馈单元包括一第一电阻、一第二电阻以及一三端稳压管，所述第一电阻以及所述第二电阻依次串联在所述蓄电池的正负极之间，所述三端稳压管的输入端连接所述第一电阻与第二电阻的连接处，其特征在于，所述反馈单元还包括：
一检测电阻，所述第二电阻串联所述检测电阻至地，所述三端稳压管的接地端接地，所述检测电阻检测充电电流并调节所述蓄电池的充电电压，其中，第一电阻、第二电阻以及检测电阻的电压之和为所述直流电压，所述第一电阻和第二电阻的电压之和为所述充电电压。
2.如权利要求1所述的混合反馈式充电电路，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻、检测电阻以及所述充电电压的关系为：
U1=2.5*(R1+R2+R3)/（R2+R3）- UR3，其中，U1为所述充电电压，R1为所述第一电阻，R2为所述第二电阻，R3为所述第三电阻，UR3为所述检测电阻两端的电压。
3.如权利要求1所述的混合反馈式充电电路，其特征在于，所述反馈单元还包括一第四电阻、一第五电阻、一第一电容以及一光耦合器，所述第四电阻连接所述蓄电池的正极以及所述光耦合器的阳极，所述第五电阻连接所述蓄电池的正极以及所述光耦合器的阴极，所述光耦合器的阴极连接所述三端稳压管的输出端，所述光耦合器的发射极接地，所述第一电容连接在所述光耦合器的阴极和所述第一电阻以及第二电阻的连接处之间。
4.如权利要求3所述的混合反馈式充电电路，其特征在于，所述第二电阻、第四电阻以及第五电阻均为可调电阻。
5.如权利要求3所述的混合反馈式充电电路，其特征在于，所述充电单元包括一变压器、一二级管、一第二电容、一电感以及一第三电容，所述直流电源连接所述变压器的初级线圈，所述变压器的次级线圈的正极连接二极管的阳极，所述二极管的阴极连接所述第二电容至地，所述二极管的阴极依次连接所述电感以及第三电容至地，所述电感与所述第三电容的连接处连接所述蓄电池的正极。
6.如权利要求5所述的混合反馈式充电电路，其特征在于，所述控制单元包括一脉冲宽度调制器，所述控制单元连接所述变压器的初级线圈以及所述直流电源。
7.如权利要求6所述的混合反馈式充电电路，其特征在于，所述脉冲宽度调制器采用的芯片型号为TC2263。
8.如权利要求1所述的混合反馈式充电电路，其特征在于，所述稳压管的型号为TL431。
9.一种充电器，其特征在于，包括如权利要求1至8所述的混合反馈式充电电路。
10.一种充电方法，其特征在于，
在反激式开关电源的反馈单元上增加一检测电阻；
所述检测电阻根据所述充电电流的大小调节所述充电电压，使得所述充电电压随着所述蓄电池两端的电压变化而改变。
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