CN110867939A - 一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，所设计的新型充电器可对6V或12V蓄电池进行自动充电，本发明在控制面板上设有6V/12V两种工作模式，充电器会自动进行判断和选择，并有相应的6V和12V指示灯指示；设有充电电压显示、电流显示和蓄电池电量显示指示灯，并可通过模式选择触摸式按键进行选择控制；设有两档电流选择控制触摸式按键，充电电流分别为2.5A或者10A，电流不可连续调节，并有相应的指示灯指示；设有蓄电池充电、充满，蓄电池连接时的极性接反提示，以及未连接蓄电池或连接短路警告指示灯；本发明的尺寸和体积小，重量轻，携带方便。

Description

一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器

技术领域

本发明涉及一种电子控制的蓄电池充电器产品，具体是一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，属于蓄电池充电器技术领域。

技术背景

当前，蓄电池充电器产品市场的竞争，不仅体现在技术的先进性上，还在一定程度上取决于充电器的功能、外观、控制电路和整机的结构设计、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等级，额定充电电流通常在1~20A。部分充电器产品的充电电流可达百安培电流的水平。在考虑低成本等情况下，小电流等级（如2A、8A、10A等）的蓄电池充电器通常是主流的产品。市场上，很多此类蓄电池充电器产品是采用传统变压器加整流器式控制电路及其结构设计的。此类充电器，由于是采用变压器变换为低压交流电，再经过整流的输出控制方式，因此，此类充电器产品的技术水平低，存在着：变压器和整流器尺寸大，发热量大，工作能量转换效率低，控制功能少，充电器产品的体积大、重量重、制造原材料消耗多和浪费大等众多的问题。近年来，电子技术的发展也推动了电子控制式蓄电池充电器的发展。新型电子控制式蓄电池充电器，由于为满足输出要求而采用的控制技术方式与传统变压器整流器式的充电器产品有着显著的不同，因此，在技术性能和节能、节材等指标方面，大大优于传统型的充电器。先进的技术，使新型电子控制式蓄电池充电器的尺寸和重量大为减小，而且控制功能增加许多，它们不再是传统型的电路和结构形式，而是采用高频开关电源或中频逆变电源的控制电路形式，其制作变压器的磁芯材料等也发生了根本性的变化。如具有自动检测和控制蓄电池的充电电压和电流；电流和电压控制精度高，控制响应速度快；可设有充电状态显示，极性接反、未连接或短路保护等功能；可实现恒压、恒流、浮充等多种控制方式。新型电子控制充电器的输出整流器也不再是普通的二极管构成的整流器，而是采用快速恢复二极管组成的输出整流器。蓄电池充电器的自身发热量也大为减小，充电器产品的能量转换效率得以大幅度提高。在节能和节材等方面，其经济性也非常突出。由于新型电子控制式蓄电池充电器的输出参数（电压和电流）的控制是采用开关电源变换或逆变等控制方式，因此，新型的开关电源或逆变控制技术的充电器被誉为“新型高效节能的充电电源”，代表着未来蓄电池充电器电源的发展方向。由于新型电子控制式蓄电池充电器的内部控制器件工作在高频或中频开关状态，故本身消耗的能量极低，因此，新型充电器的效率可达到90%以上，比传统变压器整流式充电器的效率提高了近一倍多。随着充电器电源控制技术的飞速发展，高效率的开关电源或逆变控制式新型充电器正朝着多功能化、小型化、高频化、高集成度的方向发展，并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。

新型电子控制式蓄电池充电器，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和提升产品的性能，与传统变压器整流式的充电器相比，它们的电路相对要复杂的很多；生产工艺技术也主要以电路板的制造工艺技术为主，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，结构和电路设计不同的充电器，其技术参数、使用性能、生产效率，甚至产品外观和可靠性以及市场竞争力等是差别比较大的。

发明内容

本发明的目的在提供一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，所设计的新型充电器可对6V或12V蓄电池进行自动充电，设有6V/12V两种工作模式，充电器会自动进行判断和选择，并有相应的6V和12V指示灯指示；设有充电电压显示、电流显示和蓄电池电量显示指示灯，并可通过模式选择触摸式按键进行选择控制；设有两档电流选择控制触摸式按键，充电电流分别为2.5A或者10A，电流不可连续调节，并有2.5A和10A电流LED指示灯；设有蓄电池充电、充满，蓄电池连接时的极性接反提示，以及未连接蓄电池或连接短路警告指示灯；本发明不仅体积小，而且重量轻携带方便。

一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，其特征在于：充电器的主要零部件包括提手、外壳上盖、功率管散热器（一）、主控制板组件、冷却风扇、电源线及其拉不脱、风扇网罩、红色充电夹子、黑色充电夹子、输出线拉不脱、机壳底座、机壳面板和控制面板组件；充电器有二块电路板组件，一块为主控制板组件，一块为控制面板组件，它们之间以及与供电电源线、两个蓄电池电瓶夹子等之间进行相应的电路连接；在主控制板组件上设置有很多的电子元器件和零部件，包括微调电位器、控制芯片、差模电容、整流桥、驱动变压器、电解电容、三极管（一）、三极管（二）、快恢复二极管、滤波电感、散热器（二）、场效应管；在控制面板组件上也设有很多的电子元器件和零部件，包括电流选择按键、数码管、模式选择按键、指示灯、微处理控制器，供电电源线为充电器的电路板提供外部供电电源；所述的主控制板组件主要包括滤波电容C9、整流桥BR1、电解电容C10和C11、电阻R29和R30、NPN型三极管Q3和Q4、逆变变压器T1、快速恢复整流二极管D1、滤波电感L1、三极管Q7、场效应管Q8、驱动变压器T2、PWM控制芯片IC1以及很多的电阻、电容、二极管、三极管；其中滤波电容C9、整流桥BR1、电解电容C10和C11、电阻R29和R30、NPN型三极管Q3和Q4、变压器T1、二极管D1、滤波电感L1以及它们外围的器件组成半桥逆变主电路，半桥逆变主电路的滤波电容C9两端连接在220-240V供电电源线，整流桥BR1输入端也连接至供电电源的两端，整流桥BR1输出端并联有电解电容C11和C10的串联，其电解电容C11正极连接整流桥BR1输出正极，电解电容C10负极接地，在每个电解电容的两端分别并联有电阻；整流桥BR1整流并经电解电容C11和C10滤波后产生约+310V的高压，在+310V高压对地的两端并联有NPN型三极管Q3和Q4的串联电路，NPN型三极管Q3集电极连接+310V端，NPN型三极管Q3发射极连接NPN型三极管Q4集电极，NPN型三极管Q4发射极接地，也就是+310V的地；在NPN型三极管Q3集电极和发射极之间，并联有二极管D11，二极管D11的阳极连接NPN型三极管Q3发射极；在NPN型三极管Q4集电极和发射极之间，并联有二极管D12，二极管D12阳极连接NPN型三极管Q4发射极；驱动变压器T2的N4端与电容C14、初级N1的一端相连接，电容C14的另一端连接电阻R36，电阻R36另一端连接变压器T1初级N1的另一端，此连接点与电容C18的一端连接，电容C18另一端则连接至电解电容C11和C10的中间连接点；NPN型三极管Q3和Q4是半桥逆变电路的开关管；电解电容C11和C10是半桥逆变电路的换流电容；主变压器T1的次级绕组有4个，分别是次级绕组N2、N3、N4和N5，次级绕组N2和N3是串联的，其中间接地；两个次级绕组N2和N3的另一端连接二极管D1的阳极，构成带中心抽头的全波输出整流电路；次级绕组N4和N5也是串联的，其中间接地，两个次级绕组N4和N5的另一端也连接有二极管D19和D18的阳极，其阴极则连接至二极管D20的阳极，再通过二极管D20的阴极输出直流电压，连接至插头CN4，通过连接线连接至控制面板电路部分的插头CN1，为实现6V或12V电压转换控制的场效应管Q10部分的电路提供工作电压；次级绕组N4和N5的连接点有抽头接地，这部分电路构成带中心抽头的全波输出整流电路；两个二极管D1的阴极是相连接的，两个二极管D1的阳极分别连接至变压器T1次级绕组N2和N3的另一端；在两个二极管D1的两端分别并联有电容C15和C16，两个二极管D1的阴极连接滤波电感L1的一端，滤波电感L1另一端连接电阻R16、R53和场效应管Q8的S极，场效应管Q8的G栅极连接电阻R53另一端和三极管Q7的集电极，三极管Q7发射极接地；场效应管Q8的D极连接至充电器的输出端，场效应管Q8的两端并联有一个二极管，该二极管的阴极连接其S极，其阳极连接场效应管Q8的D极；三极管Q7的基极连接电阻R52的一端，R52另一端连接至插头CN5的1脚，插头CN5的2脚接地；插头CN5的1脚连接至插头CN3的1脚与微处理器U1的控制端连接；充电器的输出端连接至插头CN3的1脚和3脚，通过连接线再分别连接至插头CN3，也就是把输出的检测到的蓄电池电压输送给微处理器U1。

半桥逆变主电路的输出部分还设有冷却风扇供电电路和保护控制电路；对于冷却风扇供电电路，其组成特征为：电阻R16另一端连接电解电容C4正极，电解电容C4负极接地，电解电容C4两端并联有电阻R5和R44，电解电容C4两端通过插头CN2连接至12V冷却风扇FAN，同时也连接至逆变主电路中NPN型三极管Q3和Q4的低压侧驱动电路中电阻R4和R40的一端，是充电器输出电压的反馈信号Uf端，这部分的电路称为冷却风扇供电电路。

半桥逆变主电路的输出部分还设有保护控制电路；保护控制电路在输出滤波电感L1另一端连接电阻R16、电阻R53和场效应管Q8的S极，场效应管Q8的G栅极连接电阻R53另一端和三极管Q7的集电极，三极管Q7发射极接地；场效应管Q8的D极连接至充电器的输出端，场效应管Q8的两端并联有一个二极管，该二极管的阴极连接其S极，其阳极连接场效应管Q8的D极；三极管Q7基极连接电阻R52的一端，电阻R52另一端连接至插头CN5的1脚，CN5的2脚接地；插头CN5的1脚连接至CN3插头的1脚，也就是微处理器U1的控制端；NPN型三极管Q3和Q4的高压侧驱动电路，由驱动变压器T2次级绕组N3、N4和N5、若干电阻、电解电容C12和C13以及二极管D7~D10，具体的电路结构形式为：NPN型三极管Q3基极连接电阻R32，电阻R32另一端连接电阻R33、电阻R37的一端，以及电解电容C12和二极管D8的阴极端，电阻R33另一端连接+310V端，电阻R37另一端连接NPN型三极管Q3的发射极和驱动变压器T2次级绕组N4的同名端；二极管D8阳极连接二极管D7的阴极，二极管D7阳极与电容C12的阳极连接，并且还连接至驱动变压器T2次级绕组N5的同名端；次级绕组N5与次级绕组N4绕组是串联的，次级绕组N5的异名端与次级绕组N4的同名端相连接；次级绕组N4的异名端与电容C14、逆变变压器T1的初级绕组N1的一端相连接；NPN型三极管Q4的基极连接电阻R35，电阻R35的另一端连接电阻R34、电阻R38的一端，以及电解电容C13和二极管D10的阴极端，电阻R34的另一端连接NPN型三极管Q3的发射极，电阻R38的另一端连接NPN型三极管Q4的发射极和驱动变压器T2次级绕组N3的同名端，也是+310V的地端；二极管D10的阳极连接二极管D9的阴极，二极管D9的阳极与电容C13的阳极连接，并且还连接至驱动变压器T2次级绕组N3的异名端；逆变主电路中NPN型三极管Q3和Q4的低压侧驱动电路，该驱动部分电路包括驱动变压器T2的初级绕组N1和N2、PWM控制芯片IC1以及还有它们的外围器件，初级绕组N1与N2绕组是串联的，初级绕组N2的异名端与初级绕组N1的同名端相连接；初级绕组N1的异名端连接三极管Q1的集电极和二极管D6的阴极，三极管Q1的发射极连接二极管D6和二极管D3的阳极、三极管Q2的发射极；初级绕组N2的同名端连接三极管Q2的集电极和二极管D3的阴极，三极管Q2的发射极连接二极管D3、D4和D6的阳极、电解电容C7的阳极、三极管Q1的发射极，二极管D4的阴极连接二有管D5的阳极，电解电容C7的阴极和二极管D5的阴极接地；初级绕组N1与N2绕组的中心抽头连接电阻R31，电阻R31的另一端连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接二极管D13的阴极、电解电容C5的阳极、电阻R21和R24及R22的一端，电阻R21的另一端连接PWM控制芯片IC1的12脚，即该芯片的+VCC工作电压输入端，在该端对地之间并联有电解电容E9；电阻R24的另一端连接三极管Q1的基极、电阻R20的一端和PWM控制芯片IC1的8脚，即PWM控制芯片IC1的输出PWM脉冲宽度控制信号的一端，电阻R20的另一端接地，类似地，电阻R22的连接三极管Q2的基极、电阻R23的一端和PWM控制芯片IC1的11脚，即IC1的输出PWM脉冲宽度控制信号的另一端，电阻R23的另一端接地；二极管D13的阳极连接逆变主电路中快恢复二极管D1的输出端； PWM控制信号产生、输出电压负反馈、PI控制电路部分，由PWM控制芯片IC1的9脚和10脚接地，PWM控制芯片IC1的4脚连接电解电容C8的阴极和电阻R18的一端，电解电容C8的阳极接至+5V电源，电阻R18的另一端接地；PWM控制芯片IC1的16脚接地，PWM控制芯片IC1的6脚连接电阻R19，电阻R19的另一端接地；PWM控制芯片IC1的5脚连接电解电容C5，电解电容C5的另一端接地；通过电阻R19、电解电容C5的参数组合，使PWM控制芯片IC1的8脚和11脚输出的PWM信号频率为30KHz；PWM控制芯片IC1的7脚接地，IC1的13脚接+5V电源；PWM控制芯片IC1的1脚连接电阻R8、电阻R7、电阻R4和电阻R25的一端，电阻R7和电阻R8的另一端接地，电阻R4的另一端连接充电器输出的电压反馈信号；电阻R25的另一端连接至插头CN4的3脚并连接至插头CN1的3脚；PWM控制芯片IC1的2脚连接电阻R3、电阻R17和电容C3的一端，电阻R3的另一端连接+5V电源，电阻R17的另一端接地，电容C3的另一端连接电阻R10，电阻R10的另一端连接PWM控制芯片IC1的3脚、电阻R11和RJ1，电阻R11的另一端连接电容C6，电容C6的另一端接地；电阻RJ1的另一端连接电容C2，电容C2的另一端连接PWM控制芯片IC1的15脚和电阻R26、R27、R28、R39的一端，电阻R27、R28的另一端连接+5V电源，电阻R26的另一端连接一个微调电位器R2，电阻R39的另一端连接CH4插头的2脚，电阻R40的一端连接电源，电阻R40的另一端连接至CN4的4脚，并连接到CN1的4脚。

所述的控制面板组件包括控制面板电路，控制面板电路包括有电源选择电路、电压电流电量显示模式转换电路、微处理器电压检测和电流反馈控制电路及PWMA电流给定信号输出电路和数码管显示电路和LED指示灯控制电路；电阻R30与选择按键S2串联，并且并联在+5V电源与地之间，它们的中间连接点连接至微处理器U1的PB6端组成了电源电路和选择电路；电阻R31与电压电流电量显示模式转换按键S1串联，并且并联在+5V电源与地之间，它们的中间连接点连接至微处理器U1的PB7端组成了电压电流电量显示模式转换电路；电阻R18、电阻R36与场效应管Q4和场效应管Q10连接；并且电阻R18的输入端连接微处理器U1的PD7端组成了6V或12V切换控制电路；由微处理器U1、运算放大器U2，电阻R1~R6、R25、R26，电容C1~C5组成；电阻R3的输入信号为充电器输出电流大小的检测信号；运算放大器U2的反相输入端与其输出端之间并联有电阻R5和电容C2，其反相输入端连接电阻R4后接地；电阻R3为其同相输入端的电阻，另外，该同相输入端还并联有抗干扰的滤波电容C2；运算放大器U2的输出通过电阻R6连接至微处理器U1的PB2端， PB2端对地之间还并联有有抗干扰的滤波电容C3；输出端连接电阻R25，电阻R25的另一端连接电容C5和电阻R26，电容C5的另一端接地，电阻R26的另一端连接至插头CN2的1脚，插头CN2的2脚接地；CN2通过连接线连接插头CN4对应连接点；微处理器U1输出信号连接至插头CN3的1脚，通过连接线连接插头CN5的1脚组成了微处理器电压检测和电流反馈控制电路及PWMA电流给定信号输出电路；数码管显示电路和LED指示灯控制电路，包括有数码管DPY1、数码管DPY2和数码管DPY3；数码管DPY1的控制电路由数码管DPY1的S1端连接NPN型三极管Q1的集电极，NPN型三极管Q1的发射极接地，NPN型三极管Q1的基极连接电阻R7，电阻R7的输入端连接微处理器U1的COM1端组成；数码管DPY2的控制电路由数码管DPY2的S1端连接NPN型三极管Q2的集电极，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的基极连接电阻R8，电阻R8的输入端连接微处理器U1的COM2端组成；数码管DPY3的控制电路由数码管DPY3的S1端连接NPN型三极管Q3的集电极，NPN型三极管Q3的发射极接地，NPN型三极管Q3的基极连接电阻R9，电阻R9的输入端连接微处理器U1的COM3端组成，数码管的显示数据则由来自微处理器U1数据显示控制信号决定；来自微处理器U1数据显示控制信号通过选择按键公共选通的控制信号来自微处理器U1的COM1、COM2和COM3；微处理器U1的PA3输出端连接电阻R29，电阻R29的另一端连接NPN型三极管Q8，NPN型三极管Q8的发射极接地，NPN型三极管Q8的集电极则连接很多LED指示灯的共阴极点。

所述的蓄电池未连接或短路保护指示灯，即LED00灯控制电路部分，其特征在于：LED00灯的阴极连接Q5的集电极，Q5的发射极接地，Q5的基极连接R24，LED00的阳极连接R21后接至+5V电源。R24的输入端连接附图4中U1微处理器的PD4控制端。

所述的控制面板电路还包括蓄电池反接或极性接反保护指示灯电路，该电路由于二极管LED01的阴极连接场效应管Q6的集电极，场效应管Q6的发射极接地，场效应管Q6的基极连接电阻R23，二极管LED01的阳极连接电阻R22后接至+5V电源；电阻R23的输入端连接微处理器U1的PD5控制端组成。

所述的控制面板电路还包括蓄电池充满指示灯电路，该电路由二极管LED5的阴极连接场效应管Q9的集电极，场效应管Q9的发射极接地，场效应管Q9的基极连接电阻R33，二极管LED5的阳极连接电阻R32后接至+5V电源，电阻R33的输入端连接微处理器U1的PD6控制端组成。

所述的控制面板电路还包括蓄电池反接或极性接反电路，该电路由光耦U3内部的发光二极管的阴极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接充电器的输出正极性端，发光二极管的阳极连接电阻R19，电阻R19的另一端接地，光耦U3内部的输出级三极管的发射极接地，其集电极连接电阻R20和微处理器U1的PB4端连接组成。

本发明充电器采用了先进的逆变控制技术，充电器具有性能好、可靠性高、体积小、重量轻、成本低等优点。通过改变不同器件或零部件的配置规格和参数，即可形成符合国家和国际标准的系列化产品。

附图说明

图1是本发明示例充电器产品的结构示意图；

图2是本发明充电器的主控制电路部分的原理图；

图3是本发明充电器的控制面板部分的电路原理图（一）；

图4是本发明充电器的控制面板部分的电路原理图（二）；

图5是本发明充电器的控制面板部分的电路原理图（三）；

附图中各部件名称如下：1、提手；2、外壳上盖；3、功率管散热器（一）；4、主控制板；5、冷却风扇；6、电源线及其拉不脱；7、风扇网罩；8、（正极性）红色充电夹子；9、（负极性）黑色充电夹子；10、输出线拉不脱；11、机壳底座；12、机壳面板；13、控制面板；14、微调电位器；15、控制芯片；16、差模电容；17、整流桥；18、驱动变压器；19、电解电容；20、三极管（一）；21、三极管（二）；22、快恢复二极管；23、滤波电感；24、散热器（二）；25、场效应管。

具体实施方式

附图1是本发明示例充电器产品的结构示意图，本发明蓄电池充电器涉及一种微处理器控制6V和12V电流分档调节带多种保护功能的充电器结构和电路设计，其特征在于：供电电源线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分为红色和黑色。充电时，红色代表充电器输出的正极性，与蓄电池的正极性端子进行连接；黑色代表充电器输出的负极性，与蓄电池的负极性端子进行连接。所设计的新型充电器可对6V或12V蓄电池进行自动充电。本发明充电器，本发明蓄电池充电器的控制面板13上，设有黄色正在充电LED指示灯、绿色充满状态LED指示灯、蓄电池连接时的红色极性接反LED指示灯、未连接蓄电池或充电器输出短路警告LED指示灯。这些指示灯，在本发明控制电路的作用下，会依据不同的检测状态进行相应的指示；设有微处理控制器的控制软件烧写接口，便于写入编写的控制程序；设有显示数码管，可显示电压、电流和蓄电池电量数据。具体显示什么数据，取决于电压显示绿色LED指示灯、电流显示绿色LED指示灯、蓄电池电量显示绿色LED指示灯是否点亮，而电压、电流、蓄电池电量的显示，可通过模式选择或切换按键进行选择；设有充电电流2.5A或者10A的选择按键，并有2.5A和10A电流LED指示灯；此外，还设有附图3、附图4和附图5电路原理图中所标识的很多电子元器件和零部件，当电压显示指示灯亮时，数码管显示电池实际充电电压；当电流显示指示灯亮时，数码管显示电池实际充电电流。调节充电电流时，设置的电流会通过数码管显示，过2秒时间后，会自动回到原来的显示状态；当电量显示指示灯亮时，数码管显示电池充满程度；对于6V指示灯和12V指示灯，当本发明充电器连接蓄电池并通电后，充电器会自动判断所连接的蓄电池是6V的电瓶，还是12V的电瓶。例如，充电器若是连接在6V电瓶上，则充电器通电后自动判别出是6V的蓄电池，此时6V指示灯点亮；警告指示灯亮时，警告充电器的输出未连接好电池或输出夹子短路；反接指示灯亮时，提示输出夹子正、负极接反；充满指示灯亮时，说明电池已经充满电；充电指示灯亮时，说明电池正在充电状态。除了自动检测和识别6V、12V蓄电池功能外，本发明充电器还有短路保护、过载保护、自动保存功能。本发明充电器的尺寸为175×200×105mm。重量为1.4kg。不仅体积小，而且重量轻，携带方便。充电器包括外壳体及设在该外壳体内的构成充电器的各个零部件，以及相应的操作面板和电路板的设计。本发明充电器的主要零部件包括：充电器底壳、充电器外盖、主控制（电路）板组件、控制面板组件、供电电源线、两个蓄电池电瓶夹子、电缆（线）紧固器等。充电器采用二块电路板的内部结构，二块电路板组件、供电电源线、两个蓄电池电瓶夹子等之间进行相应的电路连接。

本发明充电器的组成和电路工作原理说明如下：

如附图1所示，本发明充电器内部主要采用二块控制电路板的结构。本发明充电器的主要零部件包括提手1、外壳上盖2、功率管散热器（一）3、主控制板4、冷却风扇5、电源线及其拉不脱6、风扇网罩7、（正极性）红色充电夹子8、（负极性）黑色充电夹子9、输出线拉不脱10、机壳底座11、机壳面板12、控制面板13等部分组成。在主控制板4上，还有很多的电子元器件和零部件，如微调电位器14、控制芯片15、差模电容16、整流桥17、驱动变压器18、电解电容19、三极管（一）20、三极管（二）21、快恢复二极管22、滤波电感23、散热器（二）24、场效应管25等。在控制面板13上，也有很多的电子元器件和零部件，如2.5A或者10A电流选择按键、数码管、模式选择按键、指示灯、微处理控制器等电子元器件和零部件。本发明充电器的主控制板4上，设有很多的电子元器件和零部件，如附图2的该部分电路原理图所标识的很多电子元器件和零部件。

参见附图2，主控制板4组件主要由C9滤波电容、BR1整流桥、电解电容C10和C11、电阻R29和R30、NPN型三极管Q3和Q4、逆变变压器T1、快速恢复整流二极管D1、滤波电感L1、三极管Q7、场效应管Q8、驱动变压器T2、PWM控制芯片IC1（TL494），以及附图2中的很多的电阻、电容、二极管、三极管等组成。其特征是：

1）C9滤波电容、BR1整流桥、电解电容C10和C11、电阻R29和R30、NPN型三极管Q3和Q4、逆变变压器T1、快速恢复整流二极管D1、滤波电感L1，以及它们外围的器件组成半桥逆变主电路。其半桥逆变主电路的特征为：C9的两端连接在220-240V供电电源线L、N的两端，BR1的输入端也连接至供电电源的两端，BR1的输出端，并联有C11和C10的串联电解电容，其C11的正极连接BR1输出的正极，C10的负极接地。在每个电解电容的两端分别并联有电阻，如R29和R30。由于BR1整流，并经过C11和C10滤波后，产生约+310V的高压，因此，在电解电容的两端并联有电阻，目的是充电器不工作时把电解电容上储存的能量释放掉，以免对电路维护人员造成伤害。在+310V高压对地的两端，并联有NPN型三极管Q3和Q4的串联电路，Q3的集电极连接+310V端，Q3的发射极连接Q4的集电极，Q4的发射极接地，也就是+310V的地。在Q3的集电极和发射极之间，并联有D11，D11的阳极连接Q3的发射极。类似地，在Q4的集电极和发射极之间，并联有D12，D12的阳极连接Q4的发射极。N4的异名端（异名端指T2变压器绕组未标记“●”点的端子。同名端则是指标记有“●”点的端子。下同，不再重复说明。）与电容C14、逆变变压器T1的初级N1的一端相连接。电容C14的另一端连接电阻R36，R36的另一端连接逆变变压器T1的初级N1的另一端，此连接点与（隔直）电容C18的一端连接，C18的另一端则连接至C11和C10的中间连接点。NPN型三极管Q3和Q4是半桥逆变电路的开关管，在本发明充电器的主电路中没有采用IGBT和MOSFET场效应管作为开关管。C11和C10电解电容是半桥逆变电路的换流电容。在本发明的充电器电路中，T1逆变主变压器的次级绕组有4个，分别是N2、N3、N4和N5。N2和N3绕组是串联的，其中间连接点为SGND地。两个N2和N3绕组的另一端连接快恢复整流输出二极管D1。构成带中心抽头的全波输出整流电路；N4和N5也是串联的，其中间连接点为GND地，也是本发明充电器的输出端BAT（-）。这两个“地”是不同的，它们之间有采样电阻R0。两个N4和N5绕组的另一端也连接有快恢复整流输出二极管D19和D18的阳极，其阴极则连接至D20二极管的阳极，再通过D20的阴极输出直流电压，连接至CN4插头，通过连接线连接至控制面板电路部分的CN1插头，为实现6V或12V转换控制的场效应管Q10部分的电路提供工作电压。由于N4和N5绕组的连接点有抽头，并连接至GND地，因此，这部分电路构成带中心抽头的全波输出整流电路。快速恢复二极管D1是一个芯片中有两个快速恢复二极管的结构，其两个D1的阴极是相连接的，两个D1的阳极分别连接至逆变主变压器T1次级绕组N2和N3的另一端。在两个D1的两端分别并联有电容C15和C16。两个D1的阴极，也就是其输出电压+VA端（该电压连接至Q3和Q4低压侧驱动电路中的D13的阳极端）连接输出滤波电感L1的一端，L1的另一端连接电阻R16、R53和P沟道场效应管Q8的S极，场效应管Q8的G栅极连接R53的另一端和Q7三极管的集电极，三极管Q7的发射极接SGND地。场效应管Q8的D极连接至充电器的输出端BAT（+）。场效应管Q8的两端并联有一个二极管（属于Q8内部自带的），该二极管的阴极连接其S极，其阳极连接场效应管Q8的D极。三极管Q7的基极连接电阻R52的一端，R52的另一端连接至插头CN5的1脚，CN5的2脚接至SGND地。插头CN5的1脚连接至附图4中的CN3插头的1脚，也就是附图4中U1微处理器的PB0（QD-MOS）控制端。本发明半桥逆变主电路的作用是在NPN型三极管Q3和Q4驱动电路的作用下，Q3和Q4交替导通，从而实现把+310V直流变换为交流，再通过T1逆变主变压器的电压和电流变换作用，以及D1管的整流，从而在主电路的输出部分获得低压、大电流的直流输出。充电器的输出BAT（+）和BAT（-）连接至附图2中的CN3插头的1脚和3脚，通过连接线再分别连接至附图4中的CN3插头，也就是把输出的检测到的蓄电池电压输送给附图4的U1微处理器。

2）在半桥逆变主电路的输出部分，还设有冷却风扇供电电路和保护控制电路。对于冷却风扇供电电路，其组成特征为：电阻R16的另一端连接电解电容C4的正极，C4的负极接地，C4的两端并联有R5和R44。C4两端的电压为+VB，该电压通过插头CN2连接至12V的冷却风扇FAN。同时，也连接至逆变主电路中NPN型三极管Q3和Q4的低压侧驱动电路中R4和R40的一端，是本发明充电器输出电压的反馈信号Uf端。这部分的电路，称为冷却风扇供电电路。其作用是用于实现对冷却风扇的供电。对于保护控制电路，其组成特征为：输出滤波电感L1的另一端连接电阻R16、R53和P沟道场效应管Q8（如UTT50P06）的S极，场效应管Q8的G栅极连接R53的另一端和Q7三极管的集电极，三极管Q7的发射极接SGND地。场效应管Q8的D极连接至充电器的输出端BAT（+）。场效应管Q8的两端并联有一个二极管（属于Q8内部自带的），该二极管的阴极连接其S极，其阳极连接场效应管Q8的D极。三极管Q7的基极连接电阻R52的一端，R52的另一端连接至插头CN5的1脚，CN5的2脚接至SGND地。插头CN5的1脚连接至附图4中的CN3插头的1脚，也就是U1微处理器的PB0（QD-MOS）控制端。

3）Q7和Q8、R52和R53这部分组成的电路，称为保护控制电路。其功能和作用是：附图4中的U1微处理器控制系统，通过检测本发明充电器输出端的电压和连接状态，可自动识别BAT（+）和BAT（-）两端所连接的蓄电池是否是6V的，或是12V的。如果不是6V或12V的蓄电池，则Q8不开通，实现对蓄电池的保护控制。如果是6V或12V的蓄电池，则按照对相应电压等级的蓄电池进行充电过程的控制；如果检测到BAT（+）和BAT（-）两端与外部连接的蓄电池极性接反，则实现极性接反保护控制，并使极性接反LED灯点亮，发出极性接反的状态指示；如果检测到BAT（+）和BAT（-）两端没有连接蓄电池，或者两端连接出现短路现象，则实现未连接或短路保护控制，使未连接或短路保护LED灯点亮，发出未连接或短路保护的状态指示。

4）NPN型三极管Q3和Q4的高压侧驱动电路，该驱动部分电路的特征为：由驱动变压器T2的次级绕组N3、N4和N5，电阻R32~R35、R37和R38，电解电容C12和C13，二极管D7~D10组成。具体的电路结构形式为：Q3的基极连接电阻R32，R32的另一端连接R33、R37电阻的一端，以及C12电解电容和D8二极管的阴极端，R33的另一端连接+310V端，R37的另一端连接NPN型三极管Q3的发射极和驱动变压器T2次级绕组N4的同名端。D8的阳极连接D7二极管的阴极，D7的阳极与C12的阳极连接，并且还连接至驱动变压器T2次级绕组N5的同名端。N5与N4绕组是串联的，N5的异名端与N4的同名端相连接。N4的异名端与电容C14、逆变变压器T1的初级N1的一端相连接。Q4的基极连接电阻R35，R35的另一端连接R34、R38电阻的一端，以及C13电解电容和D10二极管的阴极端，R34的另一端连接Q3的发射极，R38的另一端连接三极管Q4的发射极和驱动变压器T2次级绕组N3的同名端，也是+310V的地端。D10的阳极连接D9二极管的阴极，D9的阳极与C13的阳极连接，并且还连接至驱动变压器T2次级绕组N3的异名端。前面已经提及，半桥逆变电路的开关管Q3和Q4是三极管，不是IGBT管和MOSFET场效应管。前者是属于电流型的控制器件，后者两个都是电压型的控制器件，是不同的。

5）逆变主电路中NPN型三极管Q3和Q4的低压侧驱动电路，该驱动部分电路的特征为：由驱动变压器T2的初级绕组N1和N2、TL494 PWM控制芯片IC1，以及还有它们的外围器件，如电阻、电容、二极管、NPN型三极管Q1和Q2等组成。N1与N2绕组是串联的，N2的异名端与N1的同名端相连接。N1的异名端连接Q1的集电极和D6二极管的阴极，Q1的发射极连接D6和D3的阳极、Q2的发射极。N2的同名端连接Q2的集电极和D3二极管的阴极，Q2的发射极连接D3、D4和D6的阳极、C7电解电容的阳极、Q1的发射极，D4的阴极连接D5的阳极，C7的阴极和D5的阴极接地。N1与N2绕组的中心抽头连接R31，R31的另一端连接D2的阴极，D2的阳极连接D13的阴极、C5电解电容的阳极、R21和R24及R22的一端，R21的另一端连接IC1的12脚，即该芯片的+VCC工作电压输入端，在该端对地之间并联有E9电解电容。R24的另一端连接Q1的基极、R20的一端和IC1的8脚（即IC1的输出PWM脉冲宽度控制信号的一端），R20的另一端接地。类似地，R22的连接Q2的基极、R23的一端和IC1的11脚（即IC1的输出PWM脉冲宽度控制信号的另一端），R23的另一端接地。D13的阳极连接+VA（来自于逆变主电路中快恢复二极管D1的输出端）。IC1的8脚和11脚，在PWM控制电路的作用下，会产生两列交替的PWM脉冲宽度控制信号。信号的频率是固定的，为30KHz。但PWM信号的脉冲宽度受输出电流给定信号、输出电压给定信号，以及电流和电压反馈信号大小的影响。任何一个因素的变化，所产生的PWM信号的脉冲宽度是不一样的。这就决定了本发明充电器输出电压和电流的大小。

6）PWM控制信号产生、输出电压负反馈、PI（比例+积分运算）控制电路等部分，其组成的特征是：IC1的9脚和10脚接地，IC1的4脚连接C8电解电容的阴极和R18电阻的一端，C8的阳极接至+5V电源，R18的另一端接地。IC1的16脚接地。IC1的6脚（RT端）连接R19，R19的另一端接地。IC1的5脚（CT端）连接C5，C5的另一端接地。通过R19、C5的参数组合，使IC1的8脚和11脚输出的PWM信号频率为30KHz。IC1的7脚接地。IC1的13脚接+5V电源。IC1的1脚（IC1内部运算放大器的同相输入端IN+）连接R8、R7、R4和R25的一端，R7和R8的另一端接地，R4的另一端连接充电器输出的电压反馈信号+VB或Uf。R25的另一端连接至CN4的插头3脚，也连接到附图3中的CN1的3脚（SW1端），也就是本发明充电器的6V或12V切换控制端。IC1的2脚（IC1内部运算放大器的反相输入端IN-）连接电阻R3、R17和电容C3的一端，R3的另一端连接+5V电源，R17的另一端接地，C3的另一端连接R10电阻，R10的另一端连接IC1的3脚、R11和RJ1，R11的另一端连接C6，C6的另一端接地。RJ1的另一端连接C2电容，C2的另一端连接IC1的15脚、R26、R27、R28、R39的一端，R27、R28的另一端连接+5V电源，R26的另一端连接一个微调电位器R2，R39的另一端连接CH4插头的2脚，即PWMA信号控制端，也是电流给定Ig输入信号端。该信号端连接至面板控制板（该板的电路原理图如附图3和附图4所示）的CN2插头的1脚，也就是U1微处理器15脚输出后经过R25和R26输出的信号。附图2中，R40的一端连接+VB电源，R40的另一端连接至CN4的4脚，也连接到附图3中的CN1的4脚（SW2端）。IC1的内部运算放大器及其外围的电阻、电容器件，以及相应的电路连接方式，构成PI控制电路。从附图2中可看到，IC1的内部有两个运算放大器，其同相输入端标识有IN+，反相输入端标识有IN-。具体IC1（TL494）的内部结构及其工作原理，已经有不少公开的资料了，这里不再重复说明。正如前面所述，IC1的8脚和11脚，在PWM控制电路的作用下，会产生两列交替的PWM脉冲宽度控制信号。信号的频率是固定的，为30KHz。但PWM信号的脉冲宽度受输出电流给定信号、输出电压给定信号，以及电流和电压反馈信号大小的影响。任何一个因素的变化，所产生的PWM信号的脉冲宽度是不一样的。这就决定了本发明充电器输出电压和电流的大小。例如，CN4的2脚信号，即R39输入端PWMA信号（电流给定信号）发生变化，信号通过PI控制电路，会使IC1的8脚和11脚输出的PWM脉冲宽度信号发生改变，最终使本发明充电器的输出电流变化；CN4的3脚信号，即6V或12V控制信号，如果该端的信号发生变化，相对于本充电器的输出电压给定信号发生变化，类似地，通过PI控制电路，会使IC1的8脚和11脚输出的PWM脉冲宽度信号发生改变，最终使本发明充电器的输出电压变化。

本发明充电器的控制面板上，也设有很多的电子元器件和零部件，如附图3、附图4、附图5给出的该部分电路原理图所标识的很多电子元器件和零部件。

控制面板的电路主要由场效应管Q4和Q10、NPN型三极管Q7、5V集成稳压器U7、2.5A或10A选择按键S2，电压（U）、电流（I）和电量（Q）显示模式转换按键S1，U1微处理器，U2运算放大器，DPY1~DPY3显示数码管，附图5中的NPN型三极管Q1~Q3、Q5~Q6、Q8~Q9，发光二极管LED00、LED01、LED1~LED11等，以及它们外围的一些电子元器件组成。其特征是：

1）+5V电源电路。如附图3所示，该部分电路由二极管D2、电解电容E1~E4、电容C8~C10、C13和C15，稳压管Z1、NPN型三极管Q7，电阻R27和R28，以及+5V输出的U7集成稳压器组成。电路的输入电压为VCC，连接于附图2中IC1的12脚+VCC电压。其输出为+5V电源，供给其它的电路工作使用。这部分的电路，比较简单。就不再展开说明了。

2）2.5A或10A选择按键S2电路。如附图3所示，该部分电路由选择按键S2、电阻R30组成。R30与S2串联，并且并联在+5V电源与其地之间，它们的中间连接点PB6连接至附图4中的U1微处理器的PB6端。U1微处理器通过检测PB6电平的高低，判断S2按键是否被按下，以确定用户是选择2.5A的输出电流，还是10A的输出电流。控制系统还会通过2.5A和10A电流LED指示灯进行指示。

所述的电源选择电路采用电流调节编码器BMQ1替换选择按键S2，由电流调节编码器BMQ1、微处理器U1、电阻R34、电阻R35、电容C6、电容C7组成;电阻R34与电容C6串联，其中间连接点连接微处理器U1的PF4端，同时该端还连接至电流调节编码器BMQ1的一端；电阻R34的另一端接至+5V电源，电容C6的另一端接地；电阻R35与电容C7串联，其中间连接点连接至微处理器U1的PB5端，同时该端还连接至电流调节编码器BMQ1的另一端；电阻R35的另一端接至+5V电源，电容C7的另一端接地；电流调节编码器BMQ1的另一端接地；微处理器U1通过检测编码器电流调节编码器BMQ1给定的信号，以确定增加还是减小输出电流的调节。

3）电压（U）、电流（I）和电量（Q）显示模式转换按键S1电路。如附图3所示，该部分电路由触摸式按键S1、电阻R31组成。R31与S1串联，并且并联在+5V电源与其地之间，它们的中间连接点PB7连接至附图4中的U1微处理器的PB7端。U1微处理器通过检测PB7电平的高低，判断S1按键是否被按下，以确定用户是选择电压（U）显示，或是电流（I）显示，或是电量（Q）显示，当然，根据按键的操作情况，还会通过U1微处理器控制系统发出相应的控制信号，去点亮对应的LED指示灯。例如，若是选择了电压（U）显示，会点亮LED1指示灯。同时，如在充电时还会使数码管显示相应的电压；若是选择了电流（I）显示，会点亮LED2指示灯。同时，如在充电时还会使数码管显示相应的电流；若是选择了电量（Q）显示，会点亮LED3指示灯。同时，如在充电时还会使数码管显示相应的电量大小；

4）6V或12V切换控制电路。如附图3所示，该部分电路由电阻R18、R36，场效应管Q4和Q10组成。R18的输入端连接附图4中U1微处理器系统的PD7端，也就是微处理器所发出的6V或12V控制转换的指令。根据本发明充电器输出端所连接的蓄电池的两端电压检测信号，微处理器控制系统能够自动识别出来是6V的蓄电池，还是12V的蓄电池，同时根据所检测的信号，会通过PD7发出相应的控制指令，从而控制附图3中场效应管Q4和Q10的通断，最终决定附图3中的SW1与SW2之间是闭合状态，还是开路状态。最终使附图2中的左下方CN4的3脚与4脚之间是闭合，还是断开。这样，再通过附图2中的PWM部分的控制电路，会改变PWM信号的脉冲宽度，最终实现6V模式下的充电，还是进行12V模式下的充电；

5）U1微处理器电路、电压检测和电流反馈控制电路、PWMA电流给定信号输出电路。如附图4所示，该部分电路由U1微处理器、运算放大器U2（LM358），电阻R1~R6、R25、R26，电容C1~C5组成。充电器的输出电压检测信号来自BAT（+）端，即Uf电压反馈信号。该信号通过R1、R2组成的分压电路，由后级R2两端输出至U1微处理器的PB3输入端，C1起到滤波的作用。前面已经说明过，标识有SGND的地与由三角形标识的地不是一样的，两者之间有R0电流采样电阻，见附图2所示。因此，在附图4中，R3电阻的输入信号，就是本发明充电器输出电流大小的检测信号If。U2A是U2多运算放大器集成芯片中的一个放大器，U2的反相输入端与其输出端之间并联有R5和C2，其反相输入端连接R4后接地。R3为其同相输入端的电阻，另外，该同相输入端还并联有抗干扰的滤波电容C2。运算放大器的输出通过R6连接至U1微处理器的PB2，在该PB2对地之间还并联有有抗干扰的滤波电容C3。U1微处理器通过PB2端口采样充电器的输出电流信号，并对采样信号进行放大处理，最后输入至微处理器中进行A/D（模/数）转换。PB1的输出端连接电阻R25，R25的另一端连接C5和R26，C5的另一端接地，R26的另一端（PWMA或Ig信号）连接至CN2的1脚，CN2的2脚接地。CN2通过连接线连接至附图2中的CN4对应连接点。在微处理器控制软件的作用下，该电流反馈信号还会与设定的电流给定信号进行比较、电流负反馈控制，最后由U1微处理器的PB1输出端输出PWMA信号（Ig）去控制附图2中的IC1的PWM脉冲宽度信号。另外，U1的PB0输出QD-MOS信号，连接至附图4中CN3的1脚，通过连接线连接至附图2中的CN5的1脚，也就是控制附图2中Q7和场效应管Q8的通断，最终根据检测的结果去实现蓄电池反接或极性接反等保护控制。

6）数码管显示电路和LED指示灯控制电路。如附图5所示，该部分电路由DPY1~DPY3数码管（CPS05631AR）、NPN型三极管Q1~Q3、Q5~Q6、Q8~Q9，发光二极管LED00、LED01、LED1~LED11等，以及它们外围的一些电阻元器件、二极管D1、光耦U3（EL817）组成。DPY1的S1端连接Q1的集电极，Q1的发射极接地，Q1的基极连接R7，R7的输入端连接至附图4中的微处理器的COM1端。当COM1端为高电平时，三极管Q1导通，可使DPY1数码管的选通公共端接地，而DPY1的显示数据则由来自附图4的微处理器数据A、B、C、D、E、F、G等八段显示控制信号决定。DPY2、DPY3数码管的控制电路与DPY1的是类似的，只是其S2、S3公共选通的控制信号来自U1的COM2和COM3而已。DP是显示数据小数点的控制信号。U1微处理器的PA3输出端连接R29，R29的另一端连接三极管Q8，Q8的发射极接地，Q8的集电极则连接很多LED指示灯的共阴极点。这些LED指示灯究竟是哪一个点亮，取决于各LED灯的阳极端电平高低、充电器的状态控制和Q8是否导通。例如，如果本发明充电器检测到所连接的蓄电池是12V的，控制系统会使LED9的阳极输出高电平，同时，PA3输出高电平使Q8导通，这样，LED9指示灯点亮，指示是对12V的蓄电池进行充电。类似地，如果本发明充电器检测到所连接的蓄电池是6V的，控制系统会使LED8的阳极输出高电平，同时，PA3输出高电平使Q8导通，这样，LED8指示灯点亮，指示是对6V的蓄电池进行充电；如果本发明充电器正在对所连接的蓄电池进行充电，控制系统会使LED4的阳极输出高电平，同时，PA3输出高电平使Q8导通，这样，LED4指示灯点亮，指示是对蓄电池进行充电；如果本发明充电器检测到所连接的蓄电池是采用2.5A电流充电的，控制系统会使LED10的阳极输出高电平，同时，PA3输出高电平使Q8导通，这样，LED10指示灯点亮，指示是对蓄电池进行2.5A电流充电。如果本发明充电器检测到所连接的蓄电池是采用10A电流充电的，控制系统会使LED11的阳极输出高电平，同时，PA3输出高电平使Q8导通，这样，LED11指示灯点亮，指示是对蓄电池进行10A电流充电；对蓄电池的充电电流、电压、电量指示灯的控制，也是有类似的地方，这里不再详细说明。

对于本发明充电器的输出极性接反控制，在充电器电路正常工作的情况下，当充电器输出两个夹子线与蓄电池电瓶的极性连接正确时，附图2中的三极管Q7导通，场效应开关管Q8导通，可对电瓶进行充电。反之，当充电器输出两个夹子线与蓄电池电瓶的极性连接不正确或接反时，三极管Q7载止，开关管Q8也不会导通。此时，充电器不会对蓄电池电瓶进行充电。

在附图5中，LED00（红色指示灯）是蓄电池未连接或短路保护指示灯。它的阴极连接Q5的集电极，Q5的发射极接地，Q5的基极连接R24，LED00的阳极连接R21后接至+5V电源。R24的输入端连接附图4中U1微处理器的PD4控制端。当本充电器的控制系统检测到两个电平充电夹未连接蓄电池或连接短路时，U1的PD4控制端会输出高电平，使Q5导通，LED00指示灯点亮，指示出现蓄电池未连接或短路的现象，用户看到后会进行相应的处理。

在附图5中，LED01（红色指示灯）是蓄电池反接或极性接反保护指示灯。它的阴极连接Q6的集电极，Q6的发射极接地，Q6的基极连接R23，LED01的阳极连接R22后接至+5V电源。R23的输入端连接附图4中U1微处理器的PD5控制端。当本充电器的控制系统检测到蓄电池反接或极性接反现象时，U1的PD5控制端会输出高电平，使Q6导通，LED01指示灯点亮，指示出现蓄电池反接或极性接反的现象，用户看到后会进行相应的处理。

在附图5中，U3是光耦，其内部的发光二极管的阴极连接D1的阳极，D1的阴极连接BAT（+），即本发明充电器的输出正极性端，该发光二极管的阳极连接R19，R19的另一端接地，U3光耦内部的输出级三极管的发射极接地，其集电极连接R20和附图4中U1微处理器的PB4端。当本充电器的控制系统检测到蓄电池反接或极性接反现象时，U3光耦中的发光二极管会导通、发光，于是其输出级的三极管导通，PB4的输出信号是低电平；当本充电器的控制系统检测到蓄电池的连接极性是正常的情况时，U3光耦中的发光二极管不会导通、不发光，于是其输出级的三极管截止，PB4的输出信号是高电平。因此，附图4中U1微处理器控制系统通过检测PB4的电平高低即可知道充电器的连接是否正常，有无反接或极性接反现象。

在附图5中，LED5是蓄电池充满指示灯。它的阴极连接Q9的集电极，Q9的发射极接地，Q9的基极连接R33，LED5的阳极连接R32后接至+5V电源。R33的输入端连接附图4中U1微处理器的PD6控制端。当本充电器的控制系统检测到蓄电池充满现象时，U1的PD6控制端会输出高电平，使Q9导通，LED5指示灯点亮，指示出现蓄电池充满的现象，用户看到后会进行相应的处理。

本发明电路中，IC1（TL494）是一款高集成度、低功耗的PWM（脉冲宽度调制）控制芯片。16个脚。14脚REF为参考电压+5V端子。内部有两个运算放大器。两个运算放大器的输出（也就是芯片的3脚输出），决定着逆变开关管的驱动脉冲的宽度大小。该芯片是通过6脚、5脚分别外接电阻R19和电容C5来决定附图2中开关NPN型三极管Q3和Q4的工作频率。8脚（C1）、11脚（C2）输出两列方波驱动脉冲。两列驱动脉冲之间的间隔时间，即死区时间由4脚（DTC）外接器件的参数决定。通过合理的参数确定，可获得足够合适的死区时间，以保障附图2中开关NPN型三极管Q3和Q4的正常交替导通工作。如果死区时间过短，容易导致附图2中开关NPN型三极管Q3和Q4出现“直通”或同时导通现象，这将导致逆变控制失败，造成开关管Q3和Q4炸管。电路无法正常工作。

IC1芯片的8脚（C1）、11脚（C2）交替输出的方波信号，经附图2中三极管Q1和Q2及其外围器件组成的电路，再通过驱动变压器T2及其驱动电路，控制附图2中开关NPN型三极管Q3和Q4的工作，可使开关管Q3和Q4按照设定的工作频率以及IC1等电路确定的PWM脉冲宽度，实现逆变的输出控制，从而获得不同的充电器输出电压和电流大小。

对于本发明的充电器，在6V电压输出模式下， 随着充电过程的进行，6V蓄电池电瓶两端的电压会渐渐升高。当输出充电电压小于7V时，本发明充电器的电路可实现在设定电流下的恒流充电。同时，“充电”指示灯LED4点亮。表明蓄电池正在进行充电。当输出充电电压大于7.3V时，本发明充电器的充电电流会减小。当电流减小到小于1.2A时，控制系统会使“充满”LED5灯点亮，表明6V蓄电池充电已经处于充满状态。

在12V电压输出模式下， 随着充电过程的进行,12V蓄电池电瓶两端的电压会渐渐升高。当输出充电电压小于13V时，本发明充电器的电路可实现在设定电流下的恒流充电。同时，“充电”指示灯LED4点亮，表明12V蓄电池正在进行充电。当输出充电电压大于14.6V时，本发明充电器的充电电流会减小。当电流减小到小于1.2A时，控制系统会使“充满”LED5灯点亮，表明12V蓄电池充电已经处于充满状态。

由于本发明采用了几十KHz的中频逆变变换控制，因而与传统的变压器整流式输出控制的充电器相比，可大幅度减小变压器的尺寸和重量，实现节材、节能等目的。

综上所述，充电器的输出电压和电流大小都是受电路控制的。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、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电路和结构设计。

以上内容是结合具体的充电器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 (9)

1.一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，其特征在于：充电器的主要零部件包括提手、外壳上盖、功率管散热器（一）、主控制板组件、冷却风扇、电源线及其拉不脱、风扇网罩、红色充电夹子、黑色充电夹子、输出线拉不脱、机壳底座、机壳面板和控制面板组件；充电器有二块电路板组件，一块为主控制板组件，一块为控制面板组件，它们之间以及与供电电源线、两个蓄电池电瓶夹子等之间进行相应的电路连接；在主控制板组件上设置有很多的电子元器件和零部件，包括微调电位器、控制芯片、差模电容、整流桥、驱动变压器、电解电容、三极管（一）、三极管（二）、快恢复二极管、滤波电感、散热器（二）、场效应管；在控制面板组件上也设有很多的电子元器件和零部件，包括电流选择按键、数码管、模式选择按键、指示灯、微处理控制器，供电电源线为充电器的电路板提供外部供电电源；所述的主控制板组件主要包括滤波电容C9、整流桥BR1、电解电容C10和C11、电阻R29和R30、NPN型三极管Q3和Q4、逆变变压器T1、快速恢复整流二极管D1、滤波电感L1、三极管Q7、场效应管Q8、驱动变压器T2、PWM控制芯片IC1以及很多的电阻、电容、二极管、三极管；其中滤波电容C9、整流桥BR1、电解电容C10和C11、电阻R29和R30、NPN型三极管Q3和Q4、变压器T1、二极管D1、滤波电感L1以及它们外围的器件组成半桥逆变主电路，半桥逆变主电路的滤波电容C9两端连接在220-240V供电电源线，整流桥BR1输入端也连接至供电电源的两端，整流桥BR1输出端并联有电解电容C11和C10的串联，其电解电容C11正极连接整流桥BR1输出正极，电解电容C10负极接地，在每个电解电容的两端分别并联有电阻；整流桥BR1整流并经电解电容C11和C10滤波后产生约+310V的高压，在+310V高压对地的两端并联有NPN型三极管Q3和Q4的串联电路，NPN型三极管Q3集电极连接+310V端，NPN型三极管Q3发射极连接NPN型三极管Q4集电极，NPN型三极管Q4发射极接地，也就是+310V的地；在NPN型三极管Q3集电极和发射极之间，并联有二极管D11，二极管D11的阳极连接NPN型三极管Q3发射极；在NPN型三极管Q4集电极和发射极之间，并联有二极管D12，二极管D12阳极连接NPN型三极管Q4发射极；驱动变压器T2的N4端与电容C14、初级N1的一端相连接，电容C14的另一端连接电阻R36，电阻R36另一端连接变压器T1初级N1的另一端，此连接点与电容C18的一端连接，电容C18另一端则连接至电解电容C11和C10的中间连接点；NPN型三极管Q3和Q4是半桥逆变电路的开关管；电解电容C11和C10是半桥逆变电路的换流电容；主变压器T1的次级绕组有4个，分别是次级绕组N2、N3、N4和N5，次级绕组N2和N3是串联的，其中间接地；两个次级绕组N2和N3的另一端连接二极管D1的阳极，构成带中心抽头的全波输出整流电路；次级绕组N4和N5也是串联的，其中间接地，两个次级绕组N4和N5的另一端也连接有二极管D19和D18的阳极，其阴极则连接至二极管D20的阳极，再通过二极管D20的阴极输出直流电压，连接至插头CN4，通过连接线连接至控制面板电路部分的插头CN1，为实现6V或12V电压转换控制的场效应管Q10部分的电路提供工作电压；次级绕组N4和N5的连接点有抽头接地，这部分电路构成带中心抽头的全波输出整流电路；两个二极管D1的阴极是相连接的，两个二极管D1的阳极分别连接至变压器T1次级绕组N2和N3的另一端；在两个二极管D1的两端分别并联有电容C15和C16，两个二极管D1的阴极连接滤波电感L1的一端，滤波电感L1另一端连接电阻R16、R53和场效应管Q8的S极，场效应管Q8的G栅极连接电阻R53另一端和三极管Q7的集电极，三极管Q7发射极接地；场效应管Q8的D极连接至充电器的输出端，场效应管Q8的两端并联有一个二极管，该二极管的阴极连接其S极，其阳极连接场效应管Q8的D极；三极管Q7的基极连接电阻R52的一端，R52另一端连接至插头CN5的1脚，插头CN5的2脚接地；插头CN5的1脚连接至插头CN3的1脚与微处理器U1的控制端连接；充电器的输出端连接至插头CN3的1脚和3脚，通过连接线再分别连接至插头CN3，也就是把输出的检测到的蓄电池电压输送给微处理器U1。

2.如权利要求1所述的一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，其特征在于：半桥逆变主电路的输出部分还设有冷却风扇供电电路和保护控制电路；对于冷却风扇供电电路，其组成特征为：电阻R16另一端连接电解电容C4正极，电解电容C4负极接地，电解电容C4两端并联有电阻R5和R44，电解电容C4两端通过插头CN2连接至12V冷却风扇FAN，同时也连接至逆变主电路中NPN型三极管Q3和Q4的低压侧驱动电路中电阻R4和R40的一端，是充电器输出电压的反馈信号Uf端，这部分的电路称为冷却风扇供电电路。

3.如权利要求2所述的一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，其特征在于：半桥逆变主电路的输出部分还设有保护控制电路；保护控制电路在输出滤波电感L1另一端连接电阻R16、电阻R53和场效应管Q8的S极，场效应管Q8的G栅极连接电阻R53另一端和三极管Q7的集电极，三极管Q7发射极接地；场效应管Q8的D极连接至充电器的输出端，场效应管Q8的两端并联有一个二极管，该二极管的阴极连接其S极，其阳极连接场效应管Q8的D极；三极管Q7基极连接电阻R52的一端，电阻R52另一端连接至插头CN5的1脚，CN5的2脚接地；插头CN5的1脚连接至CN3插头的1脚，也就是微处理器U1的控制端；NPN型三极管Q3和Q4的高压侧驱动电路，由驱动变压器T2次级绕组N3、N4和N5、若干电阻、电解电容C12和C13以及二极管D7~D10，具体的电路结构形式为：NPN型三极管Q3基极连接电阻R32，电阻R32另一端连接电阻R33、电阻R37的一端，以及电解电容C12和二极管D8的阴极端，电阻R33另一端连接+310V端，电阻R37另一端连接NPN型三极管Q3的发射极和驱动变压器T2次级绕组N4的同名端；二极管D8阳极连接二极管D7的阴极，二极管D7阳极与电容C12的阳极连接，并且还连接至驱动变压器T2次级绕组N5的同名端；次级绕组N5与次级绕组N4绕组是串联的，次级绕组N5的异名端与次级绕组N4的同名端相连接；次级绕组N4的异名端与电容C14、逆变变压器T1的初级绕组N1的一端相连接；NPN型三极管Q4的基极连接电阻R35，电阻R35的另一端连接电阻R34、电阻R38的一端，以及电解电容C13和二极管D10的阴极端，电阻R34的另一端连接NPN型三极管Q3的发射极，电阻R38的另一端连接NPN型三极管Q4的发射极和驱动变压器T2次级绕组N3的同名端，也是+310V的地端；二极管D10的阳极连接二极管D9的阴极，二极管D9的阳极与电容C13的阳极连接，并且还连接至驱动变压器T2次级绕组N3的异名端；逆变主电路中NPN型三极管Q3和Q4的低压侧驱动电路，该驱动部分电路包括驱动变压器T2的初级绕组N1和N2、PWM控制芯片IC1以及还有它们的外围器件，初级绕组N1与N2绕组是串联的，初级绕组N2的异名端与初级绕组N1的同名端相连接；初级绕组N1的异名端连接三极管Q1的集电极和二极管D6的阴极，三极管Q1的发射极连接二极管D6和二极管D3的阳极、三极管Q2的发射极；初级绕组N2的同名端连接三极管Q2的集电极和二极管D3的阴极，三极管Q2的发射极连接二极管D3、D4和D6的阳极、电解电容C7的阳极、三极管Q1的发射极，二极管D4的阴极连接二有管D5的阳极，电解电容C7的阴极和二极管D5的阴极接地；初级绕组N1与N2绕组的中心抽头连接电阻R31，电阻R31的另一端连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接二极管D13的阴极、电解电容C5的阳极、电阻R21和R24及R22的一端，电阻R21的另一端连接PWM控制芯片IC1的12脚，即该芯片的+VCC工作电压输入端，在该端对地之间并联有电解电容E9；电阻R24的另一端连接三极管Q1的基极、电阻R20的一端和PWM控制芯片IC1的8脚，即PWM控制芯片IC1的输出PWM脉冲宽度控制信号的一端，电阻R20的另一端接地，类似地，电阻R22的连接三极管Q2的基极、电阻R23的一端和PWM控制芯片IC1的11脚，即IC1的输出PWM脉冲宽度控制信号的另一端，电阻R23的另一端接地；二极管D13的阳极连接逆变主电路中快恢复二极管D1的输出端； PWM控制信号产生、输出电压负反馈、PI控制电路部分，由PWM控制芯片 IC1的9脚和10脚接地，PWM控制芯片IC1的4脚连接电解电容C8的阴极和电阻R18的一端，电解电容C8的阳极接至+5V电源，电阻R18的另一端接地；PWM控制芯片IC1的16脚接地，PWM控制芯片IC1的6脚连接电阻R19，电阻R19的另一端接地；PWM控制芯片IC1的5脚连接电解电容C5，电解电容C5的另一端接地；通过电阻R19、电解电容C5的参数组合，使PWM控制芯片IC1的8脚和11脚输出的PWM信号频率为30KHz；PWM控制芯片IC1的7脚接地，IC1的13脚接+5V电源；PWM控制芯片IC1的1脚连接电阻R8、电阻R7、电阻R4和电阻R25的一端，电阻R7和电阻R8的另一端接地，电阻R4的另一端连接充电器输出的电压反馈信号；电阻R25的另一端连接至插头CN4的3脚并连接至插头CN1的3脚；PWM控制芯片IC1的2脚连接电阻R3、电阻R17和电容C3的一端，电阻R3的另一端连接+5V电源，电阻R17的另一端接地，电容C3的另一端连接电阻R10，电阻R10的另一端连接PWM控制芯片IC1的3脚、电阻R11和RJ1，电阻R11的另一端连接电容C6，电容C6的另一端接地；电阻RJ1的另一端连接电容C2，电容C2的另一端连接PWM控制芯片IC1的15脚和电阻R26、R27、R28、R39的一端，电阻R27、R28的另一端连接+5V电源，电阻R26的另一端连接一个微调电位器R2，电阻R39的另一端连接CH4插头的2脚，电阻R40的一端连接电源，电阻R40的另一端连接至CN4的4脚，并连接到CN1的4脚。

4.如权利要求1所述的一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，其特征在于：所述的控制面板组件包括控制面板电路，控制面板电路包括有电源选择电路、电压电流电量显示模式转换电路、微处理器电压检测和电流反馈控制电路及PWMA电流给定信号输出电路和数码管显示电路和LED指示灯控制电路；

电阻R30与选择按键S2串联，并且并联在+5V电源与地之间，它们的中间连接点连接至微处理器U1的PB6端组成了电源选择电路；

电阻R31与电压电流电量显示模式转换按键S1串联，并且并联在+5V电源与地之间，它们的中间连接点连接至微处理器U1的PB7端组成了电压电流电量显示模式转换电路；

电阻R18、电阻R36与场效应管Q4和场效应管Q10连接；并且电阻R18的输入端连接微处理器U1的PD7端组成了6V或12V切换控制电路；

由微处理器U1、运算放大器U2，电阻R1~R6、R25、R26，电容C1~C5组成；电阻R3的输入信号为充电器输出电流大小的检测信号；运算放大器U2的反相输入端与其输出端之间并联有电阻R5和电容C2，其反相输入端连接电阻R4后接地；电阻R3为其同相输入端的电阻，另外，该同相输入端还并联有抗干扰的滤波电容C2；运算放大器U2的输出通过电阻R6连接至微处理器U1的PB2端， PB2端对地之间还并联有有抗干扰的滤波电容C3；输出端连接电阻R25，电阻R25的另一端连接电容C5和电阻R26，电容C5的另一端接地，电阻R26的另一端连接至插头CN2的1脚，插头CN2的2脚接地；CN2通过连接线连接插头CN4对应连接点；微处理器U1输出信号连接至插头CN3的1脚，通过连接线连接插头CN5的1脚组成了微处理器电压检测和电流反馈控制电路及PWMA电流给定信号输出电路；

数码管显示电路和LED指示灯控制电路，包括有数码管DPY1、数码管DPY2和数码管DPY3；数码管DPY1的控制电路由数码管DPY1的S1端连接NPN型三极管Q1的集电极，NPN型三极管Q1的发射极接地，NPN型三极管Q1的基极连接电阻R7，电阻R7的输入端连接微处理器U1的COM1端组成；数码管DPY2的控制电路由数码管DPY2的S1端连接NPN型三极管Q2的集电极，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的基极连接电阻R8，电阻R8的输入端连接微处理器U1的COM2端组成；数码管DPY3的控制电路由数码管DPY3的S1端连接NPN型三极管Q3的集电极，NPN型三极管Q3的发射极接地，NPN型三极管Q3的基极连接电阻R9，电阻R9的输入端连接微处理器U1的COM3端组成，数码管的显示数据则由来自微处理器U1数据显示控制信号决定；来自微处理器U1数据显示控制信号通过选择按键公共选通的控制信号来自微处理器U1的COM1、COM2和COM3；微处理器U1的PA3输出端连接电阻R29，电阻R29的另一端连接NPN型三极管Q8，NPN型三极管Q8的发射极接地，NPN型三极管Q8的集电极则连接很多LED指示灯的共阴极点。

5.如权利要求1所述的一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，其特征在于：所述的控制面板电路还包括LED灯控制电路部分，其特征在于：LED灯的阴极连接三极管Q5的集电极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的基极连接电阻R24，LED灯的阳极连接电阻R21后接至+5V电源，电阻R24的输入端连接微处理器U1的PD4控制端。

6.如权利要求1所述的一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，其特征在于：所述的控制面板电路还包括蓄电池反接或极性接反保护指示灯电路，该电路由于二极管LED01的阴极连接场效应管Q6的集电极，场效应管Q6的发射极接地，场效应管Q6的基极连接电阻R23，二极管LED01的阳极连接电阻R22后接至+5V电源；电阻R23的输入端连接微处理器U1的PD5控制端组成。

7.如权利要求1所述的一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，其特征在于：所述的控制面板电路还包括蓄电池充满指示灯电路，该电路由二极管LED5的阴极连接场效应管Q9的集电极，场效应管Q9的发射极接地，场效应管Q9的基极连接电阻R33，二极管LED5的阳极连接电阻R32后接至+5V电源，电阻R33的输入端连接微处理器U1的PD6控制端组成。

8.如权利要求1所述的一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，其特征在于：所述的控制面板电路还包括蓄电池反接或极性接反电路，该电路由光耦U3内部的发光二极管的阴极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接充电器的输出正极性端，发光二极管的阳极连接电阻R19，电阻R19的另一端接地，光耦U3内部的输出级三极管的发射极接地，其集电极连接电阻R20和微处理器U1的PB4端连接组成。

9.如权利要求4所述的一种微处理器控制电流可调带多种保护功能的充电器，其特征在于：所述的电源选择电路采用电流调节编码器BMQ1替换选择按键S2，由电流调节编码器BMQ1、微处理器U1、电阻R34、电阻R35、电容C6、电容C7组成;电阻R34与电容C6串联，其中间连接点连接微处理器U1的PF4端，同时该端还连接至电流调节编码器BMQ1的一端；电阻R34的另一端接至+5V电源，电容C6的另一端接地；电阻R35与电容C7串联，其中间连接点连接至微处理器U1的PB5端，同时该端还连接至电流调节编码器BMQ1的另一端；电阻R35的另一端接至+5V电源，电容C7的另一端接地；电流调节编码器BMQ1的另一端接地；微处理器U1通过检测编码器电流调节编码器BMQ1给定的信号，以确定增加还是减小输出电流的调节。

Images