CN203589808U - 一种带液晶显示的电子充电器的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种带液晶显示的电子充电器的结构，其特征在于：包括外壳上盖、橡胶密封圈、电路板组件、供电电源线、塑料壳底盒、两个蓄电池电瓶夹子；电路板组件通过螺丝和底盒上电路板两侧的多处卡扣固定在底盒上，电路板组件、供电电源线、两个蓄电池电瓶夹子之间通过导线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或称为拉不脱、橡胶密封圈固定在壳体相应的卡槽部位，橡胶密封圈位于外壳上盖和塑料壳底盒之间，卡在两盒子对应结合部的卡槽中，可使上盖和底盒形成良好的密封效果，达到IP65的防护等级，防止水等进入充电器的内部，本产品具有良好的防水密封性能，不仅体积小，而且重量轻，携带十分方便。

Description

一种带液晶显示的电子充电器的结构

技术领域

本实用新型涉及一种小型电子控制的蓄电池充电器产品，具体是一种带液晶显示的1A/6V、4A /12V自适应的电子控制式充电器产品的结构。 

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等几个等级，额定电流通常在1~50A，少数大型充电器的电流可达上百安培的水平，在考虑低成本、易生产的情况下，小电流等级（如1A、4A、8A等）的充电器产品通常是主流的产品，市场上，很多此类产品是采用变压器整流器式的结构设计，此类充电器，由于是采用电网电压经低频（50Hz或60Hz）变压器变换为低压交流电，再经过整流控制的方式来设计，因此，产品存在着技术档次低，变压器和整流器笨重，发热量大，工作能量转换效率低，产品体积大、重量重等众多问题；近一些年来，电子控制技术的发展也推动了电子控制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，生产方式也主要变化为以电路板的生产制造为主，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。 

虽然采用开关技术的电子充电器的种类是比较多的，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，如果采用大量插件、贴片器件、单片机或微处理器和集成电路的电子控制式充电器，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材料和整机的成本，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。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带液晶显示的电子充电器的结构，采用了先进的开关电源控制和单片机或微处理器控制技术，具有多模式工作、自动识别和输出控制等功能，而且还采用了先进的加工技术和工艺来生产，具有结构合理、体积小、重量轻、成本低、生产效率高的优点。 

为实现上述目的采用以下技术方案： 

一种带液晶显示的电子充电器的结构，其特征在于：包括外壳上盖、橡胶密封圈、电路板组件、供电电源线、塑料壳底盒、两个蓄电池电瓶夹子；电路板组件通过螺丝和底盒上电路板两侧的多处卡扣固定在底盒上，电路板组件、供电电源线、两个蓄电池电瓶夹子之间通过导线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或称为拉不脱、橡胶密封圈固定在壳体相应的卡槽部位，橡胶密封圈位于外壳上盖和塑料壳底盒之间，卡在两盒子对应结合部的卡槽中，可使上盖和底盒形成良好的密封效果，达到IP65的防护等级，防止水等进入充电器的内部。

所述的电路板组件部分，分为两块电路板，分别是：控制电路大板和主控制电路小板，两者之间的电路连接是通过排式插接件或排针实现的，控制电路大板的两面分别为插件器件面和贴片器件面，控制电路大板的插件器件面上设有保险丝、输入滤波器电路和四个二极管组成的整流器、场效应MOS管、开关电源变压器、快速恢复整流二极管、MOS管开关控制芯片及光耦；贴片器件面上设有很多的贴片式电容、电阻、二极管、三极管和一个触摸式按键开关；控制电路小板上设有单片机或微处理器、程序烧写端口、排式插针端子、运算放大器，还有很多的贴片式电容、电阻、二极管，液晶屏设置外壳上盖上，液晶屏通过导线与控制电路大板的连接，所述的触摸式按键开关与外壳上盖上的按钮配合。 

本实用新型充电器具有五种工作模式：1）1A/6V；2）1A/12V；3）4A/12V；4）常温模式；5）低温模式，采用单片机或微处理器，依据控制程序和其它电路部分完成充电器输出电压、电流和不同工作模式的控制，可自动识别或判断充电器是6V，还是12V的，并根据需要进行充电。在4A/12V下，还设有常温模式和低温模式，常温下，电池充电达到14.4V为充满状态；低温下，电池充电达到14.7V为充满状态，较容易实现气温对充电的影响控制，通过面板部分的触摸式操作按键，可设定12V输出下的充电电流大小，即是1A输出，还是4A输出，此外，液晶屏可显示充电电压大小和充电状态。 

本实用新型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和插件机等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，良好的电路及其结构设计是本实用新型的优势所在，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。 

本实用新型不仅采用了先进的开关电源控制和单片机或微处理器控制技术，具有多模式工作、自动识别和输出控制等功能，而且还采用了先进的加工技术和工艺来生产，具有结构合理、体积小、重量轻、成本低、生产效率高等优点。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图； 

图2是本实用新型控制电路大板的插件器件面设计图；

图3是本实用新型控制电路大板的贴片器件面设计图；

图4是本实用新型充电器的主控制小板。

具体实施方式

如图1所示，一种带液晶显示的电子充电器的结构，包括外壳上盖1、橡胶密封圈2、电路板组件3、供电电源线4、充电器主要由塑料壳底盒5、两个蓄电池电瓶夹子6、7等部分组成，电路板组件3通过螺丝和底盒上电路板两侧的多处卡扣固定在底盒5上，电路板组件3、供电电源线4、两个蓄电池电瓶夹子6、7之间通过导线进行相应的电路连接，供电电源线4和两个蓄电池电瓶夹子6、7的连接线通过固线器或称为拉不脱、橡胶密封圈2固定在壳体相应的卡槽部位，橡胶密封圈2位于外壳上盖1和塑料壳底盒5之间，卡在两盒子对应结合部的卡槽中，可使上盖和底盒形成良好的密封效果，达到IP65的防护等级要求，防止水等进入充电器的内部，影响充电器的正常工作。 

所述的电路板组件3部分，分为两块电路板，分别是：控制电路大板和主控制电路小板，控制电路大板的插件器件面和贴片器件面的结构和器件布局设计见附图2和图3所示，附图4是主控制小板的丝网印刷设计图，显示了其上面的元器件及其布局设计，两者之间的电路连接是通过排式插接件或排针实现的，附图2中，U4器件右边的15针焊盘孔在附图3中，此焊盘孔是在右边就是为焊接主控制小板而设计的，附图3是附图2背面的丝网印刷图，并且，是经过旋转而得到的，要注意两者之间的对应连接位置关系，在附图2控制电路大板的插件器件面，主要有：保险丝F1、输入滤波器电路（含电感L1和L2，电容C12等）、4个二极管D4~D7组成的整流器、场效应MOS管Q4、开关电源变压器T1、快速恢复整流二极管（如D8、D10、D12等）、MOS管开关控制芯片U3（UC3844）、继电器K1、光耦U5、以及其它很多的电阻、电容、二极管等器件，输出端为VOUT+”和“VOUT－”分别与对应颜色的两个蓄电池电瓶夹子相连接，在附图3控制电路大板的贴片器件面，主要有很多的贴片式电容、电阻、二极管、三极管等器件，还有一个触摸式按键开关S1，在附图4控制电路小板上，主要有单片机或微处理器U1、程序烧写端口、排式插针端子、运算放大器U2，还有很多的贴片式电容、电阻、二极管等器件。 

在控制电路的作用下，充电器的能量变换是通过高频变压器T1把原边绕组的能量传递到付边各绕组，再经相应的整流、滤波后输出各数值不同的直流电压供负载使用，U3（3844）芯片6脚输出的方波信号经栅极限流电阻R36后驱动MOS管Q4，当MOS管Q4导通后，与之相连接的高频变压器T1的初级绕组线圈N1就会储存电能，只有该绕组线圈存储能量后才可能通过其它方式供给负载，Q4导通后，高频变压器T1的初级线圈N1电流线性增大，磁场增强，次级线圈N2和N3中D10、D12截止，分别由电容EC2和EC1向各自的负载（电路）供电，当MOS管Q4截止后，初级线圈N1电流减小，磁场减弱，次级线圈N3回路中D12导通，能量通过D12及电容向其负载释放，输出直流电压VOUT+，部分能量由D8向电容C28和电阻R33释放，同时，另一个次级线圈N2回路中D10导通，能量通过D10及电容EC2向其负载释放，输出直流电压，为U3（3844）芯片等后级电路供电。 

本实用新型电路中，U3（3844）芯片是一款高集成度、低功耗的PWM控制芯片，该芯片是通过外接电阻、电容来改变开关电源工作频率，由于器件高度集成，性能好，故可简化外围的电路，提高产品可靠性，非常适合于本实用新型充电器电源的控制。 

继电器K1受控于单片机或微处理器电路系统，根据检测的信号，通过系统判断工作状态，再通过三极管Q7对继电器K1进行控制，如充电过程正常，则该系统输出信号可使Q7处于导通状态，当Q7导通时，继电器K1动作，充电回路接通，这样，才能实现对蓄电池的充电，反之，当Q7不导通时，继电器K1不动作，充电回路无法接通，也就不能实现对蓄电池的充电。 

所述的充电器具有如下五种工作模式：1）1A/6V；2）1A/12V；3）4A/12V；4）常温模式；5）低温模式；由单片机或微处理器电路系统进行控制，可根据设置的控制程序和结合其它电路部分完成充电器输出电压、电流和不同工作模式的控制，例如，充电器是6V输出，还是12V输出，是根据所进行充电的蓄电池的电压类别进行自动识别或判断后决定的；其次，在4A/12V模式下，还设有常温模式和低温模式，常温下，电池充电达到14.4V为充满状态；低温下，电池充电达到14.7V为充满状态；在充电器的面板部分，设置有触摸式操作按键、液晶显示屏、电源指示灯和充电器输出夹子线接反指示灯，通过触摸式操作按键，可设定12V输出下的电流大小，即是1A输出，还是4A输出，此外，还可设定是常温模式下工作，还是低温模式下工作等。 

在单片机或微处理器等组成的电路控制下，液晶屏可显示充电电压大小和充电状态。蓄电池充电时，红色电瓶夹子线代表充电器输出的“+或正”极性，与蓄电池的“+或正”极性端子进行连接；黑色电瓶夹子线代表充电器输出的“－或负”极性，与蓄电池的“－或负”极性端子进行连接，一旦接线方式与上述说明相反，即充电器输出夹子线极性接反，则充电器的控制电路可检测到这一错误现象，则相应的接反指示灯被点亮，以指示不正确的状态，同时，液晶屏显示“0”，停止充电，只有当充电器输出极性接法正确时，液晶屏才能显示正常的充电电压和充电状态。 

输出电流的大小是通过并联电阻R67和R68来进行检测的，相当于直流输出检测的分流器，所检测到的信号反馈给由单片机或微处理器、运算放大器组成的电路系统，根据充电器输出的检测和工作模式的判断，该系统可通过相应的电路，使充电器的输出电压和电流大小受电路控制，这些控制是保证充电器稳定工作的重要前提。 

本实用新型不仅采用了先进的开关电源控制技术，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，好的电路及其结构设计是本实用新型的优势所在，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。 

Claims (2)

1.一种带液晶显示的电子充电器的结构，其特征在于：包括外壳上盖（1）、橡胶密封圈（2）、电路板组件（3）、供电电源线（4）、塑料壳底盒（5）、两个蓄电池电瓶夹子（6和7）；电路板组件（3）通过螺丝和底盒上电路板两侧的多处卡扣固定在底盒（5）上，电路板组件（3）、供电电源线（4）、两个蓄电池电瓶夹子（6和7）之间通过导线进行相应的电路连接，供电电源线（4）和两个蓄电池电瓶夹子（6和7）的连接线通过固线器或称为拉不脱、橡胶密封圈（2）固定在壳体相应的卡槽部位，橡胶密封圈（2）位于外壳上盖（1）和塑料壳底盒（5）之间，卡在两盒子对应结合部的卡槽中，可使上盖和底盒形成良好的密封效果，达到IP65的防护等级，防止水等进入充电器的内部。

2.如权利要求1所述的一种带液晶显示的电子充电器的结构，其特征在于：所述的电路板组件（3）部分，分为两块电路板，分别是：控制电路大板和主控制电路小板，两者之间的电路连接是通过排式插接件或排针实现的，控制电路大板的两面分别为插件器件面和贴片器件面，控制电路大板的插件器件面上设有保险丝、输入滤波器电路和四个二极管组成的整流器、场效应MOS管、开关电源变压器、快速恢复整流二极管、MOS管开关控制芯片及光耦；贴片器件面上设有很多的贴片式电容、电阻、二极管、三极管和一个触摸式按键开关；控制电路小板上设有单片机或微处理器、程序烧写端口、排式插针端子、运算放大器，还有很多的贴片式电容、电阻、二极管，液晶屏设置外壳上盖上，液晶屏通过导线与控制电路大板的连接，所述的触摸式按键开关与外壳上盖上的按钮配合。

Images