CN1707902A - 一种电池充电器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种结构合理，能根据充电情况自动调整充电电流的大小，具有精确停充功能的碱性电池及镍镉/镍氢电池通用充电器。其特征在于：本发明的工作电路包括浅脉动直流电源发生电路、基准电压预置电路、采样比较电路、充电指示电路、调整环节。通过基准电压预置电路可在采样比较电路输入端预设基准电压；采样比较电路通过对其有着共同电位参考点的基准电压输入端及采样充电电池当前电压的输入端的输入电压进行比较，在输出端分别输出相应的控制电流给调整环节以及充电指示电路，控制调整环节输出到充电端口的浅脉动直流充电电流的大小及停止，以及控制充电指示电路的发光和熄灭状态。

Description

一种电池充电器

技术领域：

本发明涉及一种电池充电器，具体涉及一种碱性电池及镍镉/镍氢电池通用充电器。

背景技术：

用户总是希望对可充电电池进行快速、有效、安全的充电，然而快速充电就需要使用较大的电流，电池在大电流的充电过程中会出现电池发热的现象，而且当用大电流充电，电池充满后，如不及时停止，电池会迅速发热，严重时会导致电池烧毁或爆炸。

然而假如采用小电流慢充方式，充电时间过长，不但会拉长充电监测时间，造成电能的浪费；而且长时间小电流充电，极易造成充电过程出现“极化”现象，内部出现硫化结晶，极大地缩短了电池的循环使用寿命。

为了解决这一问题，现代的镍铬/镍氢电池充电器大多采用脉冲充电方式。脉冲充电方式是电池充电理论的新发展，脉冲充电方式即是充电电流以脉冲方式输出，使电池在充电的过程中，适时地暂停充电，就可迅速有效地消除各种极化电压，从而提高充电速度，还可以加快活性物质的反应速度，有效地防止硫化结晶及电池发热现象。

但是快速充电器不仅要能解决极化效应和发热现象，同时也必须具备自停功能，才能使充电高效安全。

市场上具备自停功能的镍铬/镍氢电池充电器是使用电压负增量(-ΔV)的检测方式判断电池是否充满(即：利用电池在接受充电时电压会上升，充满时电压为最大值，过充时电压反而会下降，即出现“-ΔV”的特性来完成对充电过程的自动控制)，实用新型ZL02260542.8公开了一种具备自停功能的镍铬/镍氢电池充电电路，其包括电压峰值采样保持与输入电压比较控制电路，所述的输入电压比较控制电路由电池电压分压取样电路、峰值采用保持电路、-ΔV比较控制电路、D1反向漏电流抑制电路、稳定电压作峰值采样保持电容正端参考电压电路、运放输入端偏置电流抑制电路所组成。这种充电器的不足之处在于结构复杂，成本较高，而且不能根据充电情况自动调整充电电流的大小。

另外，以往消费者认为碱性电池充电会引起爆炸或漏液，因而不敢对碱性电池轻易充电，用光电之后即将碱性电池抛弃，这样不仅会浪费资源且容易造成环境污染。专家指出：“《现代电工手册》修订版中有这样的记录：‘LR6五号碱性电池的充电寿命为30-45次’。”所以碱性电池并非不能充电，只要解决好碱性电池在充电过程中的发热和极化现象，避免碱性电池过度充电或过热，就能对碱性电池进行再生性充电，大大有利于环境保护和资源节约。

而碱性电池与镍铬/镍氢电池的充电终止电压不同，现在市场上尚未有碱性电池及镍镉/镍氢电池通用自动充电器，给消费者带来诸多不便。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结构合理，能根据充电情况自动调整充电电流的大小，具有精确停充功能的碱性电池及镍镉/镍氢电池通用充电器。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电池充电器，充电基座由壳体和置于其内部的以脉冲充电方式工作的电路组成，壳体上表面设有供放置待充电池的凹座，凹座内设有充电端口6，充电端口6的设置及其与工作电路的电气连接使待充电池置入凹座后，电池与电路之间能正确传输充电电流和电池信号，所述以脉冲充电方式工作的电路包括浅脉动直流电源发生电路1，

其特征在于：所述以脉冲充电方式工作的电路还包括基准电压预置电路2、采样比较电路3、充电指示电路4、调整环节5；

所述浅脉动直流电源发生电路1与调整环节5的充电电源输入口连接，通过调整环节5为充电端口6提供浅脉动直流充电电流，所述浅脉动直流电源发生电路1与基准电压预置电路2、采样比较电路3的工作电源输入口连接，为基准电压预置电路2、采样比较电路3提供工作电源；

所述基准电压预置电路2的基准电压输出端与采样比较电路3的基准电压输入端连接；所述采样比较电路3的采样电压输入端与充电端口6采样电压输出端连接，采样比较电路3的输出端与调整环节5的控制电流输入端以及充电指示电路4的电流输入端连接，采样比较电路3通过对其有着共同电位参考点的基准电压输入端及采样电压输入端的输入电压进行比较，在采样比较电路3的输出端分别输出控制电流给调整环节5以及充电指示电路4，调整环节5根据该控制电流调整输出到充电端口6的浅脉动直流充电电流的大小，并在采样比较电路3的输出端的输出电流为零时停止输出浅脉动直流充电电流，充电指示电路4在采样比较电路3的输出端有输出电流时保持发光状态，在采样比较电路3的输出端输出电流为零时熄灭以指示充电完成。

所述浅脉动直流电源发生电路1由电源变压器T1及二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路组成，电源变压器T1将交流电220V的交流电压变为所需的电压值，然后通过二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。

所述充电指示电路4为发光二极管LED1。

所述的调整环节5为一个调整三极管Q1，Q1的集电极通过限流电阻R3与桥式整流电路的电流输出端连接，Q1的发射极接充电端口。

所述的采样比较电路3为两个运算放大器U3、U4，U3、U4的一个输入端为基准电压输入端，另一输入端连接充电端口的采样电压输出端，U3、U4的工作电流输入端通过限流电阻R5与桥式整流电路的电流输出端连接，U4的输出端通过限流电阻R1与Q1的基极连接，U4通过对其有着共同电位参考点的基准电压输入端及采样电压输入端的输入电压进行比较后，输出控制电流到调整三极管Q1的基极以控制Q1发射极电流的大小；U3的输出端与LED1的P区连接，U3通过对其有着共同电位参考点的基准电压输入端及采样电压输入端的输入电压进行比较后，输出或停止输出工作电流给LED1以指示充电进行中和充电结束。

所述的基准电压预置电路包括分压电阻R6、R8，发光二极管LED3，双联闸刀开关K，双联闸刀开关K在闭合状态一时，发光二极管LED3与R6串联后连接在桥式整流电路的工作电压输出端，R8空置，LED3并联在U3、U4的基准电压输入端与它们的共同电位参考点之间，LED3的端电压作为基准电压输入U3、U4，双联闸刀开关K在闭合状态二时，R8与R6串联后连接在桥式整流电路的工作电压输出端，发光二极管LED3空置，R8并联在U3、U4的基准电压输入端与它们的共同电位参考点之间，R8的端电压作为基准电压输入U3、U4，发光二极管LED3在双联闸刀开关K的两种闭合状态时分别处于发光和熄灭两种状态，从而起到指示当前所充电的电池类型的作用。

本发明能带来的有益效果是：

(1)充分考虑到电池化学物质的电化学反应特性，采用浅脉冲电流进行充电，经过调试和参数匹配，能做到充分消除极化现象，真正有效的保护电池的使用寿命。

(2)不仅具有精确的自停功能，而且能根据充电情况自动调整充电电流的大小，杜绝电池在充电过程中的发热现象，决不会过充或充电不足，结构合理，安全可靠。

(3)解决了碱性电池及镍镉/镍氢电池因充电终止电压不同而不能通用一种充电器的问题，提供了一种性价比高的碱性电池及镍镉/镍氢电池通用自动充电器，为消费者带来方便。

附图说明：

图1：本发明的工作电路结构方框图

图2：本发明的实施例的核心芯片结构示意图

图3：本发明的实施例的电路原理图

具体实施方式：

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步说明。

参见图1，本发明的工作电路包括浅脉动直流电源发生电路、基准电压预置电路、采样比较电路、充电指示电路、调整环节。

所述浅脉动直流电源发生电路与调整环节的充电电源输入口连接，通过调整环节为充电端口提供浅脉动直流充电电流，所述浅脉动直流电源发生电路与基准电压预置电路、采样比较电路的工作电源输入口连接，为基准电压预置电路、采样比较电路提供工作电源。

所述基准电压预置电路的基准电压输出端与采样比较电路的基准电压输入端连接；所述采样比较电路的采样电压输入端与充电端口采样电压输出端连接，采样比较电路的输出端与调整环节的控制电流输入端以及充电指示电路的电流输入端连接，采样比较电路通过对其有着共同电位参考点的基准电压输入端及采样电压输入端的输入电压进行比较，在采样比较电路的输出端分别输出控制电流给调整环节以及充电指示电路，调整环节根据该控制电流调整输出到充电端口的浅脉动直流充电电流的大小，并在采样比较电路的输出端的输出电流为零时停止输出浅脉动直流充电电流，充电指示电路在采样比较电路的输出端有输出电流时保持发光状态，在采样比较电路的输出端输出电流为零时熄灭以指示充电完成。

图2、图3提供了本发明的一个实施例。该实施例提供了对二节电池同时进行充电的充电电路，即将两个本发明中所述的用于一节电池充电的电路并联，如果要对三节或以上的电池同时进行充电，只要将相同数目的本发明所述电路并联即可。

参见图2，核心芯片U为集成芯片，是由四个运算放大器U1、U2、U3、U4组成。脚11是集成芯片U的电源供应端；脚4是集成芯片U的接地端；脚1是U1的输出端、脚7是U2的输出端、脚8是U3的输出端、脚14是U4的输出端；脚2、脚3是U1的输入端，脚5、脚6是U2的输入端，脚9、脚10是U3的输入端，脚12、脚13是U4的输入端。

参见图3，本发明所述浅脉动直流电源发生电路可以采用变压、整流、滤波等技术组成所需电路，本实施例中先采用电源变压器T1将交流电网220V的交流电压变为所需的电压值，然后通过二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路将交流电压变为脉动的直流电压，所得到的直流电压一方面它为集成芯片U提供工作电源，它的正端通过分压电阻R6接集成芯片U的脚11，它的负端接集成芯片U的接地端脚4，在集成芯片U的脚11、脚4之间并联由稳压晶闸管DW和滤波电容C1并联组成的稳压滤波电路从而使作为集成芯片U工作电源的直流电压更稳定；另一方面它为充电电路提供直流浅脉动充电电源，它的正端通过限流电阻R3接三极管Q1的集电极，以及通过限流电阻R4接三极管Q2的集电极。

集成芯片U的脚13、脚10短接后接三极管Q1的发射极，集成芯片U的脚14通过限流电阻R1接三极管Q1的基极；集成芯片U的脚2、脚5短接后接三极管Q2的发射极，集成芯片U的脚1通过限流电阻R2接三极管Q2的基极。需充电的电池BT1串联在三极管Q1的发射极与集成芯片U的接地端脚4之间，BT1的正极接三极管Q1的发射极，BT1的负极接地；需充电的电池BT2串联在三极管Q2的发射极与集成芯片U的接地端脚4之间，BT2的正极接三极管Q2的发射极，BT2的负极接地。

发光二极管LED1的P区接集成芯片U的脚8，N区接集成芯片U的接地端脚4；发光二极管LED2的P区接集成芯片U的脚7，N区接集成芯片U的接地端脚4。

集成芯片U的脚12、脚9、脚3、脚6短接后接双联闸刀开关K的触点1和触点4。闸刀开关K的触点1和触点4之间短接，并通过分压电阻R6接集成芯片U的脚11，闸刀开关K的触点5与集成芯片U的接地端脚4之间串联发光二极管LED3，发光二极管LED3的P区接闸刀开关K的触点5，N区接集成芯片U的接地端脚4。闸刀开关K的触点6通过分压电阻R8接集成芯片U的接地端脚4。

实际工作时，在双联闸刀开关K的触点1和触点5连通，触点3与触点6连通的情况下，上电后，220V交流电通过变压、整流、稳压、滤波后产生的直流浅脉动电源提供直流脉动电流到Q1、Q2的集电极；并提供直流工作电压到集成芯片U的脚11、接地端脚4；同时该直流电压在串联在集成芯片U的接地端脚4、脚11之间的R6、LED3上产生压降。双联闸刀开关K此时的导通状态使LED3的两端压降作为预置基准电压分别输入到集成芯片U的12脚即U4的一个输入端，9脚即U3的一个输入端；以及集成芯片U的3脚即U1的一个输入端，6脚即U2的一个输入端。同时接在BT1正极的集成芯片U的13脚即U4的另一输入端，及10脚即U3的另一输入端；以及接在BT2正极的集成芯片U的2脚即U1的另一输入端，及5脚即U2的另一输入端，采样BT1、BT2的当前电压，通过运算放大器对两输入端的电压比较，在集成芯片U的14脚即U4的输出端，以及在集成芯片U的1脚即U1的输出端输出合适的控制电流到Q1、Q2的基极，Q1、Q2的发射极输出浅脉动直流充电电流给BT1、BT2进行充电，并在集成芯片U的8脚即U3的输出端输出电流使LED1发光，在集成芯片U的7脚即U2的输出端输出电流使LED2发光，用于分别指示电池BT1、BT2正处于充电过程中。随着充电过程的进行，BT1、BT2的电压逐渐增大，也使得集成芯片U中的四个运算放大器的输入端之间的压差逐渐变小，从而使四个运算放大器的输出端输出到三极管Q1、Q2基极的电流随充电过程的进行而变化，以控制Q1、Q2发射极电流的大小，BT1、BT2充电到预置电压后，集成芯片U中的四个运算放大器的输入端之间的压差变为零，四个运算放大器的输出端的输出电流也变为零，Q1、Q2的基极电流变为零，Q1、Q2的发射极电流随之变为零，对BT1、BT2的充电及时停止，LED1、LED2也同时熄灭。

同样，当双联闸刀开关K处在触点4与触点6连通，触点2与触点5连通的状态时，R8代替了LED3的位置，R8两端的压降成为预置比较电压，因而，只要通过对LED3、R8参数的合理设置，就能使得在对充电终止电压互不相同的碱性电池和镍铬/镍氢电池进行充电时，只要通过简单的转换开关K，即可以为充电器预置不同的终止电压，决不会造成充电不足或是过充，同时随着开关K的转换，使LED3分别处在与R6串联或空置状态，从而LED3分别处于发光或是熄灭的状态，从而起到指示当前所充电的电池类型的作用。

虽然参照具体的实施例已经描述了本发明，但此描述不意味着构成限制。在参照本发明的描述后，对于本技术领域的熟练人员来说，显然能够对所公开的实施例作出各种各样的修正。如从三级管的输入电流控制输出电流这一点看来，本发明以基极电流作为输入控制电流，但也可以变通为以发射极电流作为输入控制电流，并以相应修正的电路连接等效替换本发明实施例中描述的电路连接，类似的修正均落入本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1、一种电池充电器，充电基座由壳体和置于其内部的以脉冲充电方式工作的电路组成，壳体上表面设有供放置待充电池的凹座，凹座内设有充电端口[6]，充电端口[6]的设置及其与工作电路的电气连接使待充电池置入凹座后，电池与电路之间能正确传输充电电流和电池信号，所述以脉冲充电方式工作的电路包括浅脉动直流电源发生电路[1]，

其特征在于：所述以脉冲充电方式工作的电路还包括基准电压预置电路[2]、采样比较电路[3]、充电指示电路[4]、调整环节[5]；

所述浅脉动直流电源发生电路[1]与调整环节[5]的充电电源输入口连接，通过调整环节[5]为充电端口[6]提供浅脉动直流充电电流，所述浅脉动直流电源发生电路[1]与基准电压预置电路[2]、采样比较电路[3]的工作电源输入口连接，为基准电压预置电路[2]、采样比较电路[3]提供工作电源；

所述基准电压预置电路[2]的基准电压输出端与采样比较电路[3]的基准电压输入端连接；所述采样比较电路[3]的采样电压输入端与充电端口[6]采样电压输出端连接，采样比较电路[3]的输出端与调整环节[5]的控制电流输入端以及充电指示电路[4]的电流输入端连接，采样比较电路[3]通过对其有着共同电位参考点的基准电压输入端及采样电压输入端的输入电压进行比较，在采样比较电路[3]的输出端分别输出控制电流给调整环节[5]以及充电指示电路[4]，调整环节[5]根据该控制电流调整输出到充电端口[6]的浅脉动直流充电电流的大小，并在采样比较电路[3]的输出端的输出电流为零时停止输出浅脉动直流充电电流，充电指示电路[4]在采样比较电路[3]的输出端有输出电流时保持发光状态，在采样比较电路[3]的输出端输出电流为零时熄灭以指示充电完成。

2、按权利要求1所述的一种电池充电器，其特征在于：所述浅脉动直流电源发生电路[1]由电源变压器[T1]及二极管[D1]、[D2]、[D3]、[D4]组成的桥式整流电路组成，电源变压器[T1]将交流电网220V的交流电压变为所需的电压值，然后通过二极管[D1]、[D2]、[D3]、[D4]组成的桥式整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。

3、按权利要求1所述的一种电池充电器，其特征在于：所述充电指示电路[4]为发光二极管[LED1]。

4、按权利要求1所述的一种电池充电器，其特征在于：所述的调整环节[5]为一个调整三极管[Q1]，[Q1]的集电极通过限流电阻[R3]与桥式整流电路的电流输出端连接，[Q1]的发射极接充电端口。

5、按权利要求1所述的一种电池充电器，其特征在于：所述的采样比较电路[3]为两个运算放大器[U3]、[U4]，[U3]、[U4]的一个输入端为基准电压输入端，另一输入端连接充电端口的采样电压输出端，[U3]、[U4]的工作电流输入端通过限流电阻[R5]与桥式整流电路的电流输出端连接，[U4]的输出端通过限流电阻[R1]与[Q1]的基极连接，[U4]通过对其有着共同电位参考点的基准电压输入端及采样电压输入端的输入电压进行比较后，输出控制电流到调整三极管[Q1]的基极以控制[Q1]发射极电流的大小；[U3]的输出端与[LED1]的P区连接，[U3]通过对其有着共同电位参考点的基准电压输入端及采样电压输入端的输入电压进行比较后，输出或停止输出工作电流给[LED1]以指示充电进行中和充电结束。

6、按权利要求1所述的一种电池充电器，其特征在于：所述的基准电压预置电路包括分压电阻[R6]、[R8]，发光二极管[LED3]，双联闸刀开关[K]，双联闸刀开关[K]在闭合状态一时，发光二极管[LED3]与[R6]串联后连接在桥式整流电路的工作电压输出端，[R8]空置，[LED3]并联在[U3]、[U4]的基准电压输入端与它们的共同电位参考点之间，[LED3]的端电压作为基准电压输入[U3]、[U4]，双联闸刀开关[K]在闭合状态二时，[R8]与[R6]串联后连接在桥式整流电路的工作电压输出端，发光二极管[LED3]空置，[R8]并联在[U3]、[U4]的基准电压输入端与它们的共同电位参考点之间，[R8]的端电压作为基准电压输入[U3]、[U4]，发光二极管[LED3]在双联闸刀开关[K]的两种闭合状态时分别处于发光和熄灭两种状态，从而起到指示当前所充电的电池类型的作用。

Images