CN105471031A - 一种12v/24v的40a逆变控制的蓄电池充电器 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种12V/24V的40A逆变控制的蓄电池充电器，最大充电电流为40A的逆变控制充电器产品，本发明充电器的主要零部件包括：外壳、机底、主控制板组件、数显板、充电电流调节电位器、冷却风扇、供电电源线、两根蓄电池电瓶夹子线等部分；利用该充电器，用户可根据蓄电池的容量大小选择合适的充电电流进行充电。蓄电池的容量范围大，可为28AH~600AH。充电器具有三种充电模式，分别为恒流、恒压、浮充模式。并有过热、连接电池类型错误、短路、电池极性接反、风扇节能保护功能；由于充电电流很小，充电器内部器件的温度很低，这样可大大提高了冷却风扇的使用寿命，实现对风扇的保护。

Description

一种12V/24V的40A逆变控制的蓄电池充电器

技术领域

本发明涉及一种40A逆变控制的用于12V/24V蓄电池充电的充电器产品。具体是一种MOS管半桥逆变式的充电器产品的结构和控制电路设计，属于蓄电池充电器技术领域。

背景技术

当前，充电器产品市场的竞争，不仅体现在技术的先进性上，还在很大程度上取决于充电器的电路功能、外观和结构设计、生产制造工艺的先进性、生产效率的高低、生产成本的多少，产品的一致性和可靠性等方面。

目前，国内外市场上小型蓄电池充电器的输出电压通常有6V/12V/24V等不同类型。主流的充电器产品，其充电电流等级通常都是小电流（如1A、2A、4A、20A等）的。大电流的充电器，如30A到100A的，很多都是采用传统变压器和整流器的电路和结构形式。采用逆变和开关电源控制电路的充电器，由于开发技术难度大、要求高，要实现大电流输出、多功能、高可靠性等要求，是有较大难度的。对于市场上采用传统变压器和整流器结构和电路形式的充电器，由于是采用经低频（50Hz或60Hz）变压器变换为低压交流电，再经过整流的方式来实现，因此，产品的技术含量低，变压器和整流器笨重，耗材多，发热量大，工作能量转换效率低，产品体积大、重量重等众多的问题。近一些年来，电子控制技术的发展也推动了电子控制（如开关电源和逆变）式蓄电池充电器的发展。这类充电器，由于为满足输出要求而采用的控制技术方式与变压器整流器式的（传统型）充电器产品有着显著的不同，因此，技术性能和节能等指标大大优于传统型的充电器。先进的技术，使此类充电器的变压器大为减小，不是普通变压器的形式，而是采用中或高频开关电源或逆变电源的变压器（制作变压器的磁芯材料等发生了根本的变化）。不仅体积小，而且重量非常轻，更加方便携带和运输。整流器也不是普通的二极管构成的整流器，而是采用快速恢复二极管的整流器。发热也非常小，电源的能量转换效率高，节能和节材等方面非常突出。因此，开关稳压或逆变电源的充电器被誉为“新型高效节能电源”，代表着稳压电源的发展方向。由于内部器件工作在高频开关状态，故本身消耗的能量极低。充电器效率可以达到90%以上，比传统变压器整流的充电器的效率提高近一倍。随着充电器电源技术的飞速发展，开关稳压或逆变电源充电器正朝着小型化、高频化、集成化的方向发展，高效率的开关稳压或逆变电源充电器已得到越来越广泛的应用。未来肯定是传统型充电器的替代者。

电子控制（如开关电源和逆变）类充电器，主要是依靠电路板及其上面的控制电路来实现产品的功能。通常，与传统型的充电器相比，它们的电路相对复杂。生产方式也以电路板的制造和产品组装为主。当然，在相同输出电压和电流等级下，不同的产品，其电路原理和电路板的设计，以及生产方式都可能是完全不同的。这些都影响着产品的技术性能、可靠性、生产和制造成本、产品市场竞争力等。也就是说，结构和电路设计、制造工艺水平不同的充电器，其技术参数、使用性能、生产效率，甚至可靠性以及市场竞争力等是差别比较大的。

本发明充电器的主要零部件包括：外壳、机底、主（控制）板组件、数显板、（充电）电流调节电位器、冷却风扇、供电电源线、两根蓄电池电瓶夹子线等部分。产品生产主要是解决电路板的加工和调试问题。

虽然采用电子控制（如开关电源和逆变）技术的充电器种类是比较多的。但它们的电路和内外部结构形式也是多种多样的。不同的电路及其结构设计思路，所采用的具体电路形式和整个产品及电路布置的方式是不同的。不仅如此，充电器的性能指标包括输出的电流/电压、绝缘等级、温升、制作工艺水平、产品可靠性等也会表现出一些明显的差距。即使是在相同的产品参数性能指标下，由于具体电路及其充电器结构设计方面的不同，或者所采用的电子元器件的封装形式不同，因而电路板等元器件的装配、焊接和检测工艺水平、自动化程度等也会明显不同，这就会使这类产品电路板生产时安装的方便性、生产效率、生产成本、产品的成本等也会显著不同。例如，如果采用大量贴片器件和集成电路的充电器，由于这些器件的体积小，因而会使电路板的尺寸减小，降低PCB材料的成本。同时，由于装焊这些器件通常采用先进、高效、适合于大批量自动化生产和检测的设备，所以，可极大地提高电路板或产品的生产效率，降低生产成本，增加产品的市场竞争力。

所述的充电器是一种用于12V/24V蓄电池充电的、最大电流40A的逆变控制充电器产品，包括充电器的外壳及设在该外壳体内的构成充电器的各零部件。本发明充电器的主要零部件包括：外壳、机底、主（控制）板组件、数显板、（充电）电流调节电位器、冷却风扇、供电电源线、两根蓄电池电瓶夹子线等部分。所述充电器的尺寸为305×182×145mm。重量为3.9kg。不仅体积小，重量轻，而且携带十分方便。使用本充电器时，可通过开关选择对12V或24V的蓄电池充电。其充电电流可在8~40A之间连续调节。数显表可实时显示充电电流。利用该充电器，用户可根据蓄电池的容量大小选择合适的充电电流实现合理、快速充电。蓄电池的容量范围大，可为28AH~600AH。充电器具有三种充电模式，分别为恒流、恒压、浮充模式。并有过热、连接电池类型错误、短路、电池极性接反、风扇节能保护功能。进一步地说，当充电器的输出正、负极与蓄电池的正、负极不是对应连接关系或极性接反时，充电器会自动实现反接保护。即充电器不工作，且有反接指示（红）灯提示；当充电器的输出正、负极短路连接时，充电器会自动实现短路保护。此时充电器不输出电流或工作；当充电器内部器件的温度达到设定温度时，充电器会停止充电。待内部器件的温度下降后，才能继续充电。这就是其自动过热保护功能。如果环境温度比较高，出现频繁保护时，用户可以选择稍小的充电电流对电瓶充电，过热保护的次数会有效地减少；当通过面板开关选择12V档，但连接的蓄电池不是12V的，而是24V的电瓶时。或者，当通过面板开关选择24V档，但连接的蓄电池不是24V的，而是12V的电瓶时，充电器对电瓶均不充电，且有接错电瓶指示（红）灯亮，提示接错电瓶类型；在恒流、恒压充电阶段，充电器的冷却风扇工作，可有效减小充电器内部器件的温度，延长充电器零部件的寿命。在浮充（即小电流充电）阶段时，冷却风扇会自动停止工作。此时，由于充电电流很小，充电器内部器件的温度很低。这样可大大提高了冷却风扇的使用寿命，实现对风扇的保护。本发明充电器的控制电路和功能及结构设计具有自己的特色，也是本发明专利保护的重点和权利要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种12V/24V的40A逆变控制的蓄电池充电器，采用良好的电路及其结构设计是本发明的优势所在，也是满足高效和低成本生产、高可靠性、制造技术先进性的重要保障，本发明专利申请保护的内容就在于保护这种充电器的结构和电路及布局设计；本发明不仅采用了先进的逆变电源控制技术，而且还采用了先进的加工工艺技术来生产电路板。充电器具有结构合理、体积小、重量轻、成本低、生产效率高、制造技术先进等优点。

为实现上述目的采用以下技术方案：

一种12V/24V的40A逆变控制的蓄电池充电器，其特征在于：所述的充电器主要包括机底、外壳、主电路板组件、供电电源线及插头、固线拉不脱、两个蓄电池电瓶夹子、风机和风扇网罩、数显板、12V/24V转换开关、电流调节电位器及旋钮、充电线接电池错误指示灯；主电路板组件通过螺丝固定在机底上，供电电源线及插头、两个蓄电池电瓶夹子之间通过导线与主电路板组件进行相应的电路连接，供电电源线和两个蓄电池电瓶夹子的连接线通过固线器固定在壳体相应卡槽部位；数显板、12V/24V转换开关、电流调节电位器及旋钮、充电线接电池错误指示灯设置在壳体的面板上并通过导线与主电路板电路连接；所述的主电路板组件上的元件器件主要包括：U2稳压模块LM7812、连接在MK2接口处的主控制板、K2和K3继电器、E8和E9输出滤波电容、L1输出滤波电感、D23和D24输出快恢复二极管及其散热器、T3逆变主变压器、T1电流互感器、T4驱动变压器、M1和M2场效应MOS管及其散热器、E1和E2输入滤波电容、BR1输入整流桥的散热器、BR1输入整流桥、FUSE1输入保险丝、M3场效应管、连接在MK1接口处的辅助或开关电源板、T2辅助电源变压器、U3稳压模块LM7805部分。

所述的主控制板电路采用了半桥逆变主电路，主要由PTC47D-15热敏电阻、继电器K或K1、F1保险丝（或管）或FUSE1、4个二极管组成的BR1整流器、滤波电容C1、T1电流检测互感器、M1和M2场效应MOS管、半桥逆变电路中的桥臂电容E1~E2和C10~C11、T3逆变主变压器、D23和D24快速恢复整流二极管、L1滤波电感、E8~E9滤波电容、K2和K3继电器、60A/75mv的R0分流器，以及其它的电子元器件组成。

所述的充电器，充电器的尺寸为305×182×145mm。重量为3.9kg。外形小巧、美观。供电电源可为200~230VAC，50Hz或60Hz。输出额定电流/电压可达40A/12V，40A/24V。输出端为BAT+”和“BAT－”分别与对应颜色的两个蓄电池电瓶夹子相连接。使用本充电器时，可通过开关选择对12V或24V的蓄电池充电。其充电电流可在8~40A之间连续调节。数显表可实时显示充电电流。利用该充电器，用户可根据蓄电池的容量大小选择合适的充电电流实现合理、快速充电。蓄电池的容量范围大，可为28AH~600AH。充电器具有三种充电模式，分别为恒流、恒压、浮充模式。并有过热、连接电池类型错误、短路、电池极性接反、风扇节能保护功能。进一步地说，当充电器的输出正、负极与蓄电池的正、负极不是对应连接关系或极性接反时，充电器会自动实现反接保护。即充电器不工作，且有反接指示（红）灯提示；当充电器的输出正、负极短路连接时，充电器会自动实现短路保护。此时充电器不输出电流或工作；当充电器内部器件的温度达到设定温度时，充电器会停止充电。待内部器件的温度下降后，才能继续充电。这就是其自动过热保护功能。如果环境温度比较高，出现频繁保护时，用户可以选择稍小的充电电流对电瓶充电，过热保护的次数会有效地减少；当通过面板开关选择12V档，但连接的蓄电池不是12V的，而是24V的电瓶时。或者，当通过面板开关选择24V档，但连接的蓄电池不是24V的，而是12V的电瓶时，充电器对电瓶均不充电，且有接错电瓶指示（红）灯亮，提示接错电瓶类型；在恒流、恒压充电阶段，充电器的冷却风扇工作，可有效减小充电器内部器件的温度，延长充电器零部件的寿命。在浮充（即小电流充电）阶段时，冷却风扇会自动停止工作。此时，由于充电电流很小，充电器内部器件的温度很低。这样可大大提高了冷却风扇的使用寿命，实现对风扇的保护。可见，本发明充电器的功能和性能在很多方面是优于其它充电器的，其控制电路和功能及结构设计具有自己的特色

可以看到，主电路板组件的正面（元件面）上，有一些大尺寸、插件式的器件，如电阻、电容、变压器、电抗、MOS管及散热器组件等。它们在生产制作的时候，是采用手工插件完成的。另外，还有很多的器件，就是一些小尺寸、贴片的元件。此外，从附图4的辅助电源控制板布局图、附图5的主控制板元件面器件布局图、附图6的数显板元件面器件布局图可见，这些电路板上也有大量的贴片元件。它们在生产的时候，是利用自动贴片和焊接机来完成加工的。由此可见，对于本发明充电器的电路板部分，除了少量尺寸大的元器件需要手工装配和焊接外，电路板上其它的很多电子元器件都采用高效率的贴片机自动完成器件的安装和焊接的。因此，电路板的生产效率很高，出错率低，制作质量比较高，最终可使产品生产时的一次合格率很高，制作成本低。然而，一般的充电器生产企业，由于实力弱、产品的生产数量很少，没有能力采用大量的SMT贴片器件来生产电路板，也难以实现自动化或规模化的生产。主要是依靠手工插件、装配和焊接的方式来加工，因此，产品生产的效率低，工艺水平也相对落后。

良好的电路及其结构设计是本发明的优势所在，也是满足高效和低成本生产、高可靠性、制造技术先进性的重要保障。本发明专利申请保护的内容就在于保护这种充电器的结构和电路及布局设计。

本发明不仅采用了先进的逆变电源控制技术，而且还采用了先进的加工工艺技术来生产电路板。充电器具有结构合理、体积小、重量轻、成本低、生产效率高、制造技术先进等优点。

附图说明

附图1是本发明充电器的结构示意图；

附图2-a是本发明充电器的电路原理图1-a；

附图2-b是本发明充电器的电路原理图1-b；

附图2-c是本发明充电器的电路原理图1-c；

附图2-d是本发明充电器的电路原理图1-d;；

附图3-a是本发明充电器的电路原理图2-a；

附图3-b是本发明充电器的电路原理图2-b；

附图4是本发明充电器的辅助电源控制板的元件面器件布局图；

附图5是本发明充电器的主控制板的元件面器件布局图；

附图6是本发明充电器的数显板的元件面器件布局图；

附图7是本发明充电器的主电路板的元件面器件布局图。

附图中各部件清单：1、手提带；2、外壳；3、主电路板组；4、风机网罩；5、风机；6、供电电源线及插头；7、固线器；8、机底；9、底珠或底脚；10、固线拉不脱或器；11、负极100A夹子；12、正极100A夹子；13、12V/24V转换开关；14、数显板；15、电流调节电位器及旋钮；16、充电线接电池错误指示灯；17、稳压模块LM7812；18、主控制板；19、继电器；20、电阻；21、输出滤波电容；22、输出滤波电感；23、输出快恢复二极管；24、主变压器；25、电流互感器；26、驱动变压器；27、场效应管；28、输入滤波电容；29、输入整流桥散热器；30、整流桥；31、输入保险丝；32、场效应管；33、辅助电源控制板；34、辅助电源变压器；35、稳压模块LM7805。

具体实施方式

如附图1所示，一种12V/24V的40A逆变控制的蓄电池充电器，其结构特征在于：充电器主要由机底8、外壳2、主电路板组件3、供电电源线及插头6、固线器7、两个蓄电池电瓶夹子11和12、风机5和风扇网罩4、数显板14、12V/24V转换开关13、电流调节电位器及旋钮15、充电线接电池错误指示灯16；主电路板3上的稳压模块LM7812、主控制板18、继电器19、电阻20、输出滤波电容21、输出滤波电感22、输出快恢复二极管及其散热器23、逆变主变压器24、电流互感器25、驱动变压器26、场效应MOS管及其散热器27、输入滤波电容28、输入整流桥的散热器29、输入整流桥30、输入保险丝（或管）31、场效应管32、辅助电源板33、辅助电源变压器34、稳压模块LM7805等部分组成。主电路板组件3通过螺丝固定在机底8上。主电路板组件3、供电电源线及插头（6）、两个蓄电池电瓶夹子11和12等零部件之间通过导线进行相应的电路连接。供电电源线（6）和两个蓄电池电瓶夹子11和12的连接线通过固线器（或称为拉不脱）7、10固定在壳体相应卡槽部位。

所述的充电器，其电路组成原理图见附图2和附图3所示；其主电路板组件3上连接的辅助或开关电源控制板33元件面器件布局设计见附图4所示；其主电路板组件3上连接的主控制板18元件面器件布局设计见附图5所示；其数显板组件14的元件面器件布局设计见附图6所示；其主电路板组件3的元件面器件布局设计见附图7所示。

供电电源线6为充电器的电路板提供外部供电电源。两个蓄电池电瓶夹子11和12分为红色和黑色。充电时，红色代表充电器输出的“BAT+（附图2）或正”极性，与蓄电池的“+或正”极性端子进行连接；黑色代表充电器输出的“BAT－（附图2）或负”极性，与蓄电池的“－或负”极性端子进行连接。所述的充电器，供电电源可为AC200~230V，50Hz或60Hz。输出额定电流/电压可达40A/12V，40A/24V。可对12V或24V的蓄电池进行充电，其充电电流可在8~40A之间连续调节。充电器具有三种充电模式，分别为恒流、恒压、浮充模式。并有过热保护、短路保护、连接电池类型错误保护、电池极性接反保护、风扇节能保护功能。另外，当有过热、短路、连接电池类型错误、电池极性接反现象发生时，都有相应的指示灯指示，提示用户处理。

见附图1和附图7。主电路板组件3上的元件或器件主要有：U2稳压模块LM7812、连接在MK2接口处的主控制板18、K2和K3继电器19、E8和E9输出滤波电容21、L1输出滤波电感22、D23和D24输出快恢复二极管及其散热器23、T3逆变主变压器24、T1电流互感器25、T4驱动变压器26、M1和M2场效应MOS管及其散热器27、E1和E2输入滤波电容28、BR1输入整流桥的散热器29、BR1输入整流桥30、FUSE1输入保险丝（或管）31、M3场效应管32、连接在MK1接口处的辅助或开关电源板33、T2辅助电源变压器34、U3稳压模块LM7805）等部分，还有大量的其它电子元器件（如电阻、电容、二极管）等组成。可以看到，主电路板组件3的正面（元件面）上，有一些大尺寸、插件式的器件，如电阻、电容、变压器、电抗、MOS管及散热器组件等。它们在生产制作的时候，是采用手工插件完成的。另外，还有很多的器件，就是一些小尺寸、贴片的元件。如贴片式电阻、电容、二极管、三极管等器件。

此外，从附图4的辅助或开关电源控制板布局图、附图5的主控制板元件面器件布局图、附图6的数显板元件面器件布局图可见，这些电路板上除了一些大尺寸、插件式的器件外也有大量的贴片元件。它们在生产的时候，是利用自动贴片和焊接机来完成加工的。由此可见，对于本发明充电器的电路板部分，除了少量尺寸大的元器件需要手工装配和焊接外，电路板上其它的很多电子元器件都采用高效率的贴片机自动完成器件的安装和焊接的。

本发明充电器的工作原理简述如下：关于连接在MK1接口处的辅助或开关电源部分的原理简单说明。参见附图2。MOS管M3、T2开关电源变压器、U1PWM（脉冲宽度调节）集成电路UC3843B、U2集成稳压器LM7812、U3集成稳压器LM7805，以及右上角虚线框中的其它外围的电阻、电容、二极管、稳压管、OP1光耦等组成本发明的辅助电源电路。其供电电源来自BR1整流、电容滤波后的直流+310V电压。该部分电路的作用是产生+5V、+12V、+24V电压，供给其它的控制电路工作。由于+5V、+12V、+24V电压来自上述电路，不像一般的电源电路需要采用一个控制变压器等器件来产生这些电压（省掉了一个控制变压器），故降低了充电器产品的成本。此外，该部分电路是一个比较典型、常见的开关电源电路。具体它是怎么工作的，如何获得+5V、+12V、+24V电源电压的。这里，就不赘述了。可查阅其它相关的资料了解。

参见附图2。PTC47D-15热敏电阻起着上电缓冲限流的作用。它与继电器K（附图2）或K1（附图7），以及其它电子元器件组成的控制电路构成上电缓冲电路。如果没有此电路，充电器带电之前，电容C1、C10、C11、E1和E2的两端电压是为“0”伏，相当于BR1的后级电路负载是短路的。这就会造成充电器上电工作时的大电流冲击。甚至出现烧坏保险、电源开关等现象。为避免这种现象发生，因而设置了上述的上电缓冲电路。其控制过程如下：当L、N端子接通AC220~240V供电电源时，16A/24V的继电器K（附图2）或K1（附图7）延时一定时间才能动作。因为，其控制电压24V是滞后于上电瞬间的。此时，输入电流会先通过PTC47D-15热敏电阻、F1保险管或FUSE1（附图7）、BR1整流器对后级的滤波电容C1、C10、C11、E1和E2充电。由于热敏电阻的阻值大，并且还会随着其温度的增加而增大。这就限制了上电电流的大小。当延时时间到了之后，24V控制电压才能加给继电器K（附图2）或K1（附图7），因此，该继电器会延时动作。之后，继电器的触头会短路PTC47D-15热敏电阻。此时，充电器才能进入正常的逆变控制状态。一旦后级负载电流很大（例如，蓄电池正常充电时），输入的大电流会流过继电器的触头，而不会流过PTC47D-15热敏电阻，从而也保护了PTC47D-15热敏电阻不会被烧坏。如果控制电路异常，如继电器K（附图2）或K1（附图7）不动作等，一旦充电器输出大电流，瞬间就会烧坏PTC47D-15热敏电阻。

参见附图2。本发明充电器的主电路采用了半桥逆变主电路。主要由PTC47D-15热敏电阻、继电器K（附图2）或K1（附图7）、F1（附图2）保险丝（或管）或FUSE1（附图7）、4个二极管组成的BR1整流器、滤波电容C1、T1电流检测互感器、M1和M2场效应MOS管、半桥逆变电路中的桥臂电容E1~E2和C10~C11、T3逆变主变压器、D23和D24快速恢复整流二极管、L1滤波电感、E8~E9滤波电容、K2和K3继电器、60A/75mv的R0分流器，以及其它的电子元器件等组成。充电器的供电电源从L、N端子输入，电源电压和频率为AC220~240V，50Hz或60Hz。充电器的输出“BAT+正”和“BAT－或负”端分别与红色、黑色的两个蓄电池电瓶夹子线相连接。充电时，分别连接蓄电池的“正”、“负”极性端。关于什么形式的逆变电路是半桥逆变电路，以及半桥逆变电路是如何工作的，有很多资料已有介绍。这里就不赘述了。可查阅其它相关的资料了解。

参见附图2。接通充电器的供电电源后，如前所述，上电缓冲限流电路工作。经过BR1整流后，在电容C1、C10、C11、E1和E2的两端产生+310V电压。延时一定时间后，辅助开关电路部分形成+24V等电源电压。会使继电器K（附图2）或K1（附图7）动作，短路PTC47D-15热敏电阻。之后，半桥逆变电路才能进入正常的逆变控制状态。究竟充电器有无输出、有什么样的输出，取决于电路的状态控制等。这将在下面的部分作一些介绍和说明。

参见附图2。半桥逆变电路中，MOS管M1和M2的驱动电路，主要由以下器件：三极管Q1~Q4、电阻R1~R6和R25~R30、电容C24~C27和C2~C5、MOS管M4~M7、二极管D1~D6和D11~D12、稳压管Z1~Z2和Z4~Z5、驱动变压器T4等部分组成。其作用是SG3525芯片11和14脚输出的PWM脉冲信号，经过该驱动电路去控制半桥逆变电路中的MOS管M1和M2交替工作，实现半桥逆变电路的能量转换控制。

参见附图2。U4PWM脉冲宽度控制SG3525芯片的11和14脚输出的近100KHz的方波PWM（脉冲宽度调节）信号。经上述驱动电路，再分别通过栅极限流电阻R1和R4后驱动MOS管M1和M2工作，使这两个MOS管按照脉冲的宽度或时间进行交替导通或关断。当MOS管M1和M2交替导通后，与之相连接的高频逆变主变压器T3的初级绕组线圈中就会产生交变的中频电流或电压。再经该T3变压器的次级绕组线圈降压后，由快速恢复整流二极管（D23和D24）整流、L1电感电流滤波和E8~E9电容滤波后变换为直流。如果K2和K3继电器接通，则最后输出蓄电池所需的充电电压和电流。充电器输出电压和电流的大小取决于电压和电流给定值及其控制电路所决定的PWM信号的脉冲宽度大小。这里的U4SG3525芯片是PWM（脉冲宽度调节）集成电路，也是比较常见的器件。关于这种芯片的使用方法，包括近100KHz的频率和死区时间设定；8脚软启动的控制；PWM脉冲的控制方法等，有很多的资料介绍。这里就不赘述了。可查阅其它相关的资料了解。

充电器电源的输出电压和电流大小均由控制电路进行控制。按照设定的参数进行输出控制。

参见附图2。三极管Q8的集电极输出控制着SG3525的⑨和②脚信号。SG3525运算放大器的②脚（其内部运算放大器的同相输入端IN+）、反相输入端①脚（其内部运算放大器的IN－）以及输出端⑨脚，在SG3525的内部为一个运算放大器。其输出端⑨脚的电平高低，可控制SG3525内部PWM脉冲宽度调节器的输出脉宽大小，最终控制附图2中场效应管M1和M2，以改变充电器的输出大小。充电器的输出电流给定值Ug（Give）由附图3中的RV2电位器进行调节。信号输入至Give端。电流负反馈信号取自60A/75mv分流器R0的两端。该信号一方面输入至运算放大器CA3140的电阻R58两端，与电流给定值Ug（Give）构成负反馈控制；另一方面，输入至附图3中U2B（LM358）运算放大器的输入端，去控制“Floating”端电平、充电“Charg”和充满“Full”指示灯的状态。关于后者，在下面的其它部分进行说明。这里，先进行输出反馈控制等方面的说明。例如，当给定值Ug（Give）增大时，运算放大器CA3140的输出（D26的阳极信号）可使SG3525内部PWM脉冲宽度调节器的输出脉宽增大，使充电器的输出电流增加；反之，则减小充电输出电流。当充电电流的给定值Ug（Give）不变，而有输出电流变化时，上述控制电路的控制结果都将使充电器输出的充电电流稳定。例如，充电电流的给定值Ug（Give）不变，而有输出电流由于某种外因增大时，由于电流反馈的信号增加，于是运算放大器CA3140的输出可使SG3525控制器的PWM输出脉冲宽度减小，使输出的充电电流恢复到给定值。也就是说，上述控制电路的控制结果都将使输出的充电电流稳定。

参见附图2。取自充电器半桥逆变主电路输出端的电压反馈信号连接至二极管D14的阳极输入端。（布置在充电器前面板上的）12V/24V选择开关连接至CON5和CON8。开关的闭合与否决定着是否短路连接并联在CON8处的15V稳压管，同时还决定着电阻R39是否与其它电阻并联，从而也会影响着对应的运算放大器CA3140的输出，即D25的阳极信号的大小。最终会影响SG3525PWM脉冲宽度调节器的输出脉宽大小，实现充电器12V或24V输出电压的控制。另外，还会影响前面板上的“错误”（红色）指示灯的状态。

附图2中右上角虚线框中的Q5和MOS管M8等部分组成的电路为冷却风扇FAN控制电路。24V的直流冷却风扇FAN连接至CON2插头。当MOS管M8导通时，风扇FAN才能运转，方可对充电器内部的主要功率器件进行冷却。而要使M8导通，则三极管Q5必须截止或不导通。从电路图可见，三极管Q5的输出状态受“Floating”（称为“浮充”）和“OC”（称为“过热”）端信号电平控制。

充电器外壳前面板上设有“错误”（红色）、“接反”（红色）、“过热”（红色）、“充电”（黄色）、“充满”（绿色）指示（LED）灯，可指示充电器的输出控制和工作状态。

在附图3中，“Red1”LED为“过热”（红色）指示灯；“Red2”LED为蓄电池的正、负与充电器输出正、负连接线极性“接反”（红色）指示灯；“Charg”LED为“充电”（黄色）指示灯；“Green”(也就是“Full”）LED为“充满”（绿色）指示灯。

在附图2中，CON6插头连接至70℃的常开型温度保护继电器。此继电器安装在半桥逆变主电路中MOS管M1或M2的散热器上。当散热器因MOS管流过大电流或长期工作等而发生“过热”现象时，该温度保护继电器闭合，使“OC”端变为低电平。一方面，使“Red1”LED“过热”（红色）指示灯点亮。另一方面，使附图2中的Q5三极管截止或不导通，MOS管M8导通，+24V电压可供给风扇FAN，使风扇运转，冷却M1或M2的散热器。再者，还会使三极管Q7截止，Q6导通，使SG3525的8脚为低电平，关闭其PWM脉冲输出。最终使充电器的输出关闭。

参见附图2和3，当蓄电池的正、负极与充电器输出正、负连接线因人为因素出现极性接反，或者说，当红色充电夹被接到电池的负极性，而黑色充电夹被接到电池的正极性时，在附图3中的“BAT+”变为低电平，此时“Red2”（红色）（即“接反”）LED指示灯点亮。提示用户改变接线方式，以便能够正常对蓄电池进行充电。同时，极性接反时，Q10三极管截止，K2和K3继电器不会动作，也无法实现对电池的充电。

在附图2中，CON5和CON8插头连接至本发明充电器的12VDC和24VDC选择开关。当通过开关选择12VDC档时，充电器的充电电流可调范围为8A～40A。附图3中的RV2电流调节电位器顺时针旋到最大时为40A。可通过LED电流表显示充电的电流值。在控制电路的作用下，可实现所谓的“恒流”模式充电。随着蓄电池充电过程的进行，其电池的电压会升高，充电电流会下降。当充电电流较小时，本发明充电器的电路会进入所谓的“浮充”模式状态。此时，充电电压大约为13.7～13.8V，充电电流会在1～2A，以维持蓄电池的充电状态。类似地，当通过开关选择24VDC档时，充电器的充电电流也可调范围为8A～40A。附图3中的RV2电流调节电位器顺时针旋到最大时为40A。可通过LED电流表显示充电的电流值。在控制电路的作用下，也可实现所谓的“恒流”模式充电。随着蓄电池充电过程的进行，其电池的电压会升高，充电电流会下降。当充电电流较小时，本发明充电器的电路会进入所谓的“浮充”模式状态。此时，充电电压大约为27.4～27.6V，充电电流会在1～2A，以维持蓄电池的充电状态。

根据附图2和3的原理图，在充电器正常工作的情况下，无论是12VDC，还是24VDC蓄电池充电，附图3中的U2B（LM358）运算放大器都会实时检测充电电流的大小。当蓄电池未充满时，其充电电流会比较大（例如，8A～40A），可使U2B（LM358）运算放大器的“7”脚输出端为低电平，使三极管Q4为截止或不导通状态。此时“Charg”（“充电”黄色）LED指示灯点亮。指示为充电状态。同时，三极管Q1也为截止或不导通状态。而三极管Q2为导通状态，使“Floating”的电平拉为低电平。

当蓄电池充满时，其充电电流会比较小（例如，小于5A～6A等），可使U2B（LM358）运算放大器的“7”脚输出端为高电平，使三极管Q4为导通状态。此时“Charg”（“充电”黄色）LED指示灯不亮。“Green”(绿色）（也就是“Full”，即“充满”）LED指示灯点亮。指示为充满状态。同时，三极管Q1也为导通状态。而三极管Q2为截止或不导通状态，使“Floating”的电平为高电平。

由于蓄电池充满时，“Floating”的电平为高电平。而充满状态下，充电电流又非常小，不会导致安装在半桥逆变主电路中MOS管M1或M2的散热器上的温度保护继电器发生“过热”现象，故温度保护继电器常开的，“OC”的电平状态也是高电平。因此，风扇FAN不运转。可见，本发明中，冷却风扇的工作是有条件因素控制的。即小电流充电或主器件不过热的情况下，风扇无需工作。这就使风扇的使用寿命比其连续工作条件下的寿命要长很高。可大大提高充电器产品的可靠性。

根据附图2的原理图，当逆变主电路中直流母线上有异常大电流出现时，T1变压器能够及时检测到此信号。T1输出的、经整流后的电流信号可使稳压器Z10击穿，使晶闸管或可控硅Q9导通。同时会使三极管Q7截止，Q6导通，使SG3525的8脚为低电平，关闭其PWM脉冲输出。最终使充电器的输出关闭。起到过流保护的作用。

在附图2中，“错误”（红色）LED指示灯（附图1中16）连接至CON7插头。当用户选择本发明充电器的12V档（此时，15V稳压管Z7被短路）充电，但错误连接了24V蓄电池时，15V的稳压管Z6会出现击穿而稳压，从而会使该“错误”（红色）LED指示灯点亮；当用户选择本发明充电器的24V档（此时，15V稳压管Z7没有被短路）充电，但错误连接了12V蓄电池时，15V的稳压管Z7不会出现击穿、稳压的情况，从而会使三极管Q10将处于截止或关断状态，继电器K2和K3不动作，充电器无输出。

当充电器的输出端发生短路现象时，三极管Q10将处于截止或关断状态，继电器K2和K3不动作，充电器无输出。不会出现烧坏充电器的现象。起到短路保护的目的。

在附图3中，显示电路部分由U1数显表芯片（A/D采样和显示驱动芯片）GC7140CF、数码管，以及外围的电阻、电容等器件组成。对于8A～40A带一位小数点的数字显示，采用LED1~LED3三个数码管就可以实现了。图中的LED4是留作扩展的数码管。可用于其它数字显示方式。此外，本图中设置了开关K1，用于充电电压和电流数据显示的切换。对本发明充电器来说，没有在充电器的前面板上设置充电电压和电流数据显示的切换开关，而是固定为充电电流的显示方式。因此，本部分电路，显示数据的切换电路是留作今后开展其它充电器而设计的。图中，RP电位器是调整60A/75mvR0分流器的采样数值，用于显示数据的校正；+Vout信号来自充电器的输出端。其信号经过几个电阻的分压、开关K1的切换才能送至显示信号输入端IN。

以上就是本发明充电器电路及其工作原理的简单过程描述。当然，没有说明到的地方，还可从电路原理图中去阅读和理解。因为，电路原理图也是一种无声的语言，从中可以获得很多其它方面的了解。只是看图的人需要有电路方面的专业知识和基础。

此外，在电路板的设计和制作方面，本发明也采用了先进的工艺技术。由附图1和附图7可以看到，主电路板组件的正面（元件面）上，有一些插大尺寸、件式的器件，如电阻、电容、变压器、电抗、MOS管及散热器组件等。它们在生产制作的时候，是采用手工插件完成的。另外，还有很多的器件，就是一些小尺寸、贴片的元件。如贴片式电阻、电容、二极管、三极管等器件。此外，从附图4的辅助电源控制板布局图、附图5的主控制板元件面器件布局图、附图6的数显板元件面器件布局图也可见，这些电路板上也有大量的贴片元件。它们在生产的时候，是利用自动贴片和焊接机来完成加工的。由此可见，对于本发明充电器的电路板部分，除了少量尺寸大的元器件需要手工装配和焊接外，电路板上其它的很多电子元器件都采用高效率的贴片机自动完成器件的安装和焊接的。由于手工装配器件的数量以及焊接元器件的作业时间比较少，因而电路板的加工，甚至整个充电器的生产效率比较高，出错率低，制作质量比较高，最终可使产品生产时的一次合格率很高，制作成本低。然而，一般的充电器生产企业，由于实力弱、产品的生产数量很少，没有能力采用大量的SMT贴片器件来生产电路板，也难以实现自动化或规模化的生产。主要是依靠手工插件、装配和焊接的方式来加工，因此，产品生产的效率低，工艺水平也相对落后。可见，本发明电路板的设计和加工方式也为降低制造成本起到了良好的作用。

综上所述，本发明充电器的输出电压和电流、蓄电池极性接反保护、过热保护、短路保护、电池类型接错等保护都是受本发明电路控制的。这些控制是保证充电器稳定工作的重要前提。

可见，良好的电路及其结构设计是本发明的优势所在，也是满足高效和低成本生产、高可靠性、技术先进性的重要保障。本发明专利申请保护的内容就在于保护这种充电器的电路原理、结构和电路板布局设计。

本发明不仅采用了先进的逆变电源控制技术，而且还采用了先进的加工技术和工艺来生产电路板。充电器具有结构合理、体积小、重量轻、成本低、生产效率高、制造技术先进等优点。

以上内容是结合具体的充电器电路、结构和电路板及控制功能对本发明所作的详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对本发明所述技术领域的其他技术人员来说，在不脱离本发明电路和结构构思的前提下，还可以做出若干简单的推演和替换，这些都应该视为属于本发明保护的范畴。

Claims (2)

1.一种12V/24V的40A逆变控制的蓄电池充电器，其特征在于：所述的充电器主要包括机底、外壳、主电路板组件、供电电源线及插头、固线拉不脱、两个蓄电池电瓶夹子、风机和风扇网罩、数显板、12V/24V转换开关、电流调节电位器及旋钮、充电线接电池错误指示灯；主电路板组件通过螺丝固定在机底上，供电电源线及插头、两个蓄电池电瓶夹子之间通过导线与主电路板组件进行相应的电路连接，供电电源线和两个蓄电池电瓶夹子的连接线通过固线器固定在壳体相应卡槽部位；数显板、12V/24V转换开关、电流调节电位器及旋钮、充电线接电池错误指示灯设置在壳体的面板上并通过导线与主电路板电路连接；所述的主电路板组件（3）上的元件器件主要包括：U2稳压模块LM7812（17）、连接在MK2接口处的主控制板（18）、K2和K3继电器（19）、E8和E9输出滤波电容（21）、L1输出滤波电感（22）、D23和D24输出快恢复二极管及其散热器（23）、T3逆变主变压器（24）、T1电流互感器（25）、T4驱动变压器（26）、M1和M2场效应MOS管及其散热器（27）、E1和E2输入滤波电容（28）、BR1输入整流桥的散热器（29）、BR1输入整流桥（30）、FUSE1输入保险丝（或管）（31）、M3场效应管（32）、连接在MK1接口处的辅助或开关电源板（33）、T2辅助电源变压器（34）、U3稳压模块LM7805（35）部分。

2.如权利要求1所述的一种12V/24V的40A逆变控制的蓄电池充电器，其特征在于：所述的主控制板（18）电路采用了半桥逆变主电路，主要由PTC47D-15热敏电阻、继电器K或K1、F1保险丝（或管）或FUSE1、4个二极管组成的BR1整流器、滤波电容C1、T1电流检测互感器、M1和M2场效应MOS管、半桥逆变电路中的桥臂电容E1~E2和C10~C11、T3逆变主变压器、D23和D24快速恢复整流二极管、L1滤波电感、E8~E9滤波电容、K2和K3继电器、60A/75mv的R0分流器，以及其它的电子元器件组成。