CN204068399U - 一种应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其包括开关电源、反接保护电路、电池电压获取电路、充电电流档位选择电路、恒流控制电路、充电电压档位选择电路、单片机和充电电量显示电路；单片机，用于根据电池电压获取电路输出的电压信号控制反接保护电路的通断，以及驱动充电电量显示电路；开关电源，用于通过反接保护电路为接入该充电器的可充电电池充电；恒流控制电路，用于接收充电电流档位选择电路输出的档位电流信号和充电电压档位选择电路输出的档位电压信号，并根据开关电源输出的电信号，向所述开关电源反馈一控制信号，以使所述开关电源对其输出的电信号进行调整。本实用新型具有结构简单的特点。

Description

一种应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器

技术领域

本实用新型涉及电池充电器。 

背景技术

目前市场上电池充电器多采用模拟电路进行恒流限压和恒压限流等方式充电，其充电电压和电流在出厂前已经固定，只能对同一标称电压、相近容量且相同类型的电池充电，功能单一，使用不方便，虽然少数充电器也设有电压电流调节旋钮，但要同一充电器对不同类型电池(比如铅酸、锂电、镍氢等)或按照更符合电池本身充电特性的复杂充电曲线(比如预充、浮充、多段恒压、多段恒流等)充电，模拟电路的控制方式就显得较难实现，即使实现，充电器的分立元件及体积就庞大。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其能解决电路复杂的问题。 

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下： 

一种应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其包括开关电源，其特征在于，还包括反接保护电路、电池电压获取电路、充电电流档位选择电路、恒流控制电路、充电电压档位选择电路、单片机 和充电电量显示电路； 

所述单片机，用于根据电池电压获取电路输出的电压信号控制反接保护电路的通断，以及驱动充电电量显示电路； 

所述开关电源，用于通过反接保护电路为接入该应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器的可充电电池充电； 

所述恒流控制电路，用于接收充电电流档位选择电路输出的档位电流信号和充电电压档位选择电路输出的档位电压信号，并根据开关电源输出的电信号，向所述开关电源反馈一控制信号，以使所述开关电源对其输出的电信号进行调整。 

优选的，该应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器还包括温度检测电路、风扇驱动电路和散热风扇；所述单片机，还用于根据温度检测电路输出的温度信号，通过风扇驱动电路驱动散热风扇的工作状态。进一步优选的，所述温度检测电路包括电阻R32和热敏电阻RT，一直流电压依次通过电阻R32和热敏电阻RT接地，单片机的第二信号输入端连接在电阻R32和热敏电阻RT之间。 

优选的，所述反接保护电路包括PMOS管Q5、PMOS管Q1、电阻R27、电阻R25、三极管Q2和电阻R26，所述开关电源的输出端包括火线端和零线端，PMOS管Q5的漏极与火线端连接，PMOS管Q5的源极与PMOS管Q1的漏极连接，PMOS管Q1的源极用于通过所述可充电电池接地，PMOS管Q5的栅极和PMOS管Q1的栅极均通过电阻R25与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极通过电阻R26与单片机的第一信号输出端连接，电阻R27的一端与 PMOS管Q5的源极连接，电阻R27的另一端与PMOS管Q5的栅极连接。 

优选的，所述电池电压获取电路包括电阻R28、电阻R33、电阻R29和电容C14，电阻R28的一端用于通过所述可充电电池接地，电阻R28的另一端通过电阻R29接地，电阻R33的一端连接在电阻R28与电阻R29之间，电阻R33的另一端与单片机的第一信号输入端连接，电阻R33的另一端还通过电容C14接地。 

优选的，所述充电电流档位选择电路包括三位开关K1，所述三位开关K1包括静触点A、动触点A1、动触点A2和动触点A3；所述充电电压档位选择电路包括二位开关K2，所述二位开关K2包括静触点B、动触点B1和动触点B2；所述恒流控制电路包括光电耦合器U10、电阻R11、电阻R10、电阻R13、电容C10、三端稳压器U2、电阻R23、电阻R22、电阻R20、电压比较器U3A、二极管D10、电阻R12’、电阻R12、电阻R14’、电阻R14、电容C44、电阻R15、电阻R16、电容C11、电容C12、电阻R21和电容C13；所述开关电源具有输出端和反馈端，所述输出端包括火线端和零线端；火线端依次通过电阻R11、电阻R10与三端稳压器U2的稳压端连接，电阻R13的一端、电阻R14’的一端、电阻R14的一端、电阻R12的一端、电阻R23的一端、电阻R15的一端、电阻R12’的一端和电容C10的一端均与所述三端稳压器U2的控制端连接，电阻R12的一端、电阻R15的一端和电阻R12’的一端均与三端稳压器U2的输入端连接，电容C10的另一端与三端稳压器U2的稳压端连接，电阻R13的另一端与火线端连接，电阻R15的的一端和电阻R12的另一端均接地，电阻R15的另一端和电阻R12’的另一端均 与零线端连接，电阻R14的另一端通过电容C44接地，电阻R14的另一端和电阻R14’的另一端均与动触点B1连接，动触点B2悬空，静触点B接地，静触点A接入一直流电压，静触点A依次通过电阻R20和电阻R21接地，动触点A3通过电阻R22与电压比较器U3A的正相输入端连接，动触点A1悬空，电阻R23的另一端与动触点A2连接，电压比较器U3A的输出端依次通过电容C11、电阻R16与电阻R15的另一端连接，二极管D10的正极与三端稳压器U2的稳压端连接，二极管D10的负极与电压比较器U3A的输出端连接，电压比较器U3A的正相输入端还连接在电阻R20与电阻21之间，电压比较器U3A的反相输入端连接在电容C11与电阻R16之间，电容C12的一端和电容C13的一端均连接在电阻R20与电阻21之间，电容C12的另一端与电压比较器U3A的反相输入端连接，电容C13的另一端接地，光电耦合器U10的二极管正极输入端连接在电阻R11与电阻R10之间，光电耦合器U10的二极管负极输出端与三端稳压器U2的稳压端连接，光电耦合器U10的三极管集电极输入端和三极管发射极输出端均与开关电源的反馈端连接。 

进一步优选的，该应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器还包括充电电流检测电路、蜂鸣器驱动电路和蜂鸣器；所述充电电流检测电路，用于根据开关电源输出的电信号，向所述单片机输出一检测信号，以使所述单片机根据所述检测信号，通过蜂鸣器驱动电路驱动所述蜂鸣器的工作状态。再进一步优选的，所述充电电流检测电路包括电压比较器U3B、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电 容C42和电容C43，电压比较器U3B的反相输入端通过电阻R35与零线端连接，电压比较器U3B的反相输入端还依次通过电阻R36、电阻R37、电容C43接地，电压比较器U3B的正相输入端通过电阻R38接地，电压比较器U3B的正相输入端还通过电容C42与其反相输入端连接，电压比较器U3B的输出端通过电阻R37与单片机的第三信号输入端连接。 

优选的，所述可充电电池为磷酸铁锂电池或铅酸电池。 

本实用新型具有如下有益效果： 

电路结构简单，能够根据不同的可充电电池类型选择不同的充电电流和充电电压进行充电，而且还能对反接的可充电电池进行断电保护，有效保护可充电电池。 

进一步的，温度检测可对充电器进行散热降温，延迟充电器和可充电电池的使用寿命；当充电电流或电压发生异常时，还可以启动蜂鸣器，以及时警示用户。 

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器的原理方框图； 

图2为图1中的反接保护电路、电池电压获取电路、恒流控制电路和充电电流检测电路的电路图； 

图3为图1中的温度检测电路的电路图。 

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。 

结合图1至图3所示，一种应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其包括开关电源、反接保护电路、电池电压获取电路、充电电流档位选择电路、恒流控制电路、充电电压档位选择电路、单片机、充电电量显示电路、温度检测电路、风扇驱动电路、散热风扇、充电电流检测电路、蜂鸣器驱动电路和蜂鸣器。 

所述单片机，用于根据电池电压获取电路输出的电压信号控制反接保护电路的通断，以及驱动充电电量显示电路；还用于根据温度检测电路输出的温度信号，通过风扇驱动电路驱动散热风扇的工作状态； 

所述开关电源，用于通过反接保护电路为接入该应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器的可充电电池充电； 

所述恒流控制电路，用于接收充电电流档位选择电路输出的档位电流信号和充电电压档位选择电路输出的档位电压信号，并根据开关电源输出的电信号，向所述开关电源反馈一控制信号，以使所述开关电源对其输出的电信号进行调整； 

所述充电电流检测电路，用于根据开关电源输出的电信号，向所述单片机输出一检测信号，以使所述单片机根据所述检测信号，通过蜂鸣器驱动电路驱动所述蜂鸣器的工作状态。 

如图3所示，所述温度检测电路包括电阻R32和热敏电阻RT，一直流电压(+3V)依次通过电阻R32和热敏电阻RT接地，单片机的 第二信号输入端AN2连接在电阻R32和热敏电阻RT之间。所述直流电压可由单片机输出。 

如图2所示，所述反接保护电路包括PMOS管Q5、PMOS管Q1、电阻R27、电阻R25、三极管Q2(可采用NPN三极管)和电阻R26，所述开关电源具有输出端和反馈端，所述输出端包括火线端L和零线端N。 

为了提高开关电源的输出稳定性，可以在开关电源与反接保护电路之间增加一整流滤波电路。所述整流滤波电路包括二极管D11、电阻R17、电容C9和电容C5。其连接结构如图2所示。 

PMOS管Q5的漏极与二极管D11的负极连接，PMOS管Q5的源极与PMOS管Q1的漏极连接，PMOS管Q1的源极用于通过所述可充电电池BT1接地，PMOS管Q5的栅极和PMOS管Q1的栅极均通过电阻R25与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极通过电阻R26与单片机的第一信号输出端CTR连接，电阻R27的一端与PMOS管Q5的源极连接，电阻R27的另一端与PMOS管Q5的栅极连接。 

所述电池电压获取电路包括电阻R28、电阻R33、电阻R29和电容C14，电阻R28的一端用于通过所述可充电电池BT1接地，电阻R28的另一端通过电阻R29接地，电阻R33的一端连接在电阻R28与电阻R29之间，电阻R33的另一端与单片机的第一信号输入端AN1连接，电阻R33的另一端还通过电容C14接地。 

所述充电电流档位选择电路包括三位开关K1，所述三位开关K1 包括静触点A、动触点A1、动触点A2和动触点A3；所述充电电压档位选择电路包括二位开关K2，所述二位开关K2包括静触点B、动触点B1和动触点B2；所述恒流控制电路包括光电耦合器U10、电阻R11、电阻R10、电阻R13、电容C10、三端稳压器U2、电阻R23、电阻R22、电阻R20、电压比较器U3A、二极管D10、电阻R12’、电阻R12、电阻R14’、电阻R14、电容C44、电阻R15、电阻R16、电容C11、电容C12、电阻R21和电容C13；火线端L依次通过电阻R11、电阻R10与三端稳压器U2的稳压端连接，电阻R13的一端、电阻R14’的一端、电阻R14的一端、电阻R12的一端、电阻R23的一端、电阻R15的一端、电阻R12’的一端和电容C10的一端均与所述三端稳压器U2的控制端连接，电阻R12的一端、电阻R15的一端和电阻R12’的一端均与三端稳压器U2的输入端连接，电容C10的另一端与三端稳压器U2的稳压端连接，电阻R13的另一端与火线端L连接，电阻R15的的一端和电阻R12的另一端均接地，电阻R15的另一端和电阻R12’的另一端均与零线端N连接，电阻R14的另一端通过电容C44接地，电阻R14的另一端和电阻R14’的另一端均与动触点B1连接，动触点B2悬空，静触点B接地，静触点A接入一直流电压，静触点A依次通过电阻R20和电阻R21接地，动触点A3通过电阻R22与电压比较器U3A的正相输入端连接，动触点A1悬空，电阻R23的另一端与动触点A2连接，电压比较器U3A的输出端依次通过电容C11、电阻R16与电阻R15的另一端连接，二极管D10的正极与三端稳压器U2的稳压端连接，二极管D10的负极与电压比较器U3A的输出端连接，电压比较器U3A的正 相输入端还连接在电阻R20与电阻21之间，电压比较器U3A的反相输入端连接在电容C11与电阻R16之间，电容C12的一端和电容C13的一端均连接在电阻R20与电阻21之间，电容C12的另一端与电压比较器U3A的反相输入端连接，电容C13的另一端接地，光电耦合器U10的二极管正极输入端连接在电阻R11与电阻R10之间，光电耦合器U10的二极管负极输出端与三端稳压器U2的稳压端连接，光电耦合器U10的三极管集电极输入端和三极管发射极输出端均与开关电源的反馈端连接。 

所述充电电流检测电路包括电压比较器U3B、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电容C42和电容C43，电压比较器U3B的反相输入端通过电阻R35与零线端N连接，电压比较器U3B的反相输入端还依次通过电阻R36、电阻R37、电容C43接地，电压比较器U3B的正相输入端通过电阻R38接地，电压比较器U3B的正相输入端还通过电容C42与其反相输入端连接，电压比较器U3B的输出端通过电阻R37与单片机的第三信号输入端AN3连接。 

本实施例的可充电电池BT1可以是磷酸铁锂电池或铅酸电池。本实施例的PMOS管Q1、Q5的型号为4435。本实施例的三端稳压器U2的型号为LM431。本实施例的单片机的型号为2711。本实施例的开关电源为PWM开关电源，其具有PWM芯片。 

为了使反接保护电路与恒流控制电路之间有更好的电气隔离性，可以增加电容C9、电容C20、电阻R44构成第一隔离电路。 

为了保护单片机，不被反接的可充电电池BT1烧坏，可以增加一 二极管D14。 

为了使开关电源与恒流控制电路之间有更好的电气隔离性，可以增加一电容CY。 

本实施例的工作原理如下： 

开关电源将市电转换为充电电压，通过其输出端输出。可充电电池BT1正接时，单片机通过第一信号输入端AN1检测到正电压信号，则通过其第一信号输出端CTR输出高电平信号使三极管Q2导通，从而使PMOS管Q5和PMOS管Q1也导通，开关电源为可充电电池BT1充电。可充电电池BT1反接时，单片机的第一信号输入端AN1检测不到正电压信号，则通过其第一信号输出端CTR输出低电平信号使三极管Q2截止，从而是PMOS管Q5和PMOS管Q1也截止，从而停止开关电源为可充电电池BT1充电，保护可充电电池BT1不被烧坏。 

不同的充电电压控制由K2选择是否并入电阻R14和电阻R14’达到目的。不同的充电电流的控制由K1选择是否接入电阻R22或电阻R23达到目的。 

正常充电时，电阻R15作为电信号的实时采样电路，为电压比较器U3A提供判断依据，从而通过控制光电耦合器U10的通断状态来影响开关电源的PWM芯片对输出电压的控制，从而达到恒流的目的。此外，电阻15也作为电压比较器U3B的判断依据，从而使电压比较器U3B输出判断信号给单片机，单片机根据判断信号来控制蜂鸣器的工作与否。 

热敏电阻RT根据应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器 的温度而其阻值发生变化，通过R32的分压，给到单片机判断是否开启风扇的判断依据，实现散热的目的。 

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其包括开关电源，其特征在于，还包括反接保护电路、电池电压获取电路、充电电流档位选择电路、恒流控制电路、充电电压档位选择电路、单片机和充电电量显示电路； 

所述单片机，用于根据电池电压获取电路输出的电压信号控制反接保护电路的通断，以及驱动充电电量显示电路； 

所述开关电源，用于通过反接保护电路为接入该应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器的可充电电池充电； 

所述恒流控制电路，用于接收充电电流档位选择电路输出的档位电流信号和充电电压档位选择电路输出的档位电压信号，并根据开关电源输出的电信号，向所述开关电源反馈一控制信号，以使所述开关电源对其输出的电信号进行调整。 

2.如权利要求1所述的应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其特征在于，还包括温度检测电路、风扇驱动电路和散热风扇；所述单片机，还用于根据温度检测电路输出的温度信号，通过风扇驱动电路驱动散热风扇的工作状态。 

3.如权利要求2所述的应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其特征在于，所述温度检测电路包括电阻R32和热敏电阻RT，一直流电压依次通过电阻R32和热敏电阻RT接地，单片机的第二信号输入端连接在电阻R32和热敏电阻RT之间。 

4.如权利要求1所述的应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其特征在于，所述反接保护电路包括PMOS管Q5、PMOS管Q1、 电阻R27、电阻R25、三极管Q2和电阻R26，所述开关电源的输出端包括火线端和零线端，PMOS管Q5的漏极与火线端连接，PMOS管Q5的源极与PMOS管Q1的漏极连接，PMOS管Q1的源极用于通过所述可充电电池接地，PMOS管Q5的栅极和PMOS管Q1的栅极均通过电阻R25与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极通过电阻R26与单片机的第一信号输出端连接，电阻R27的一端与PMOS管Q5的源极连接，电阻R27的另一端与PMOS管Q5的栅极连接。 

5.如权利要求1所述的应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其特征在于，所述电池电压获取电路包括电阻R28、电阻R33、电阻R29和电容C14，电阻R28的一端用于通过所述可充电电池接地，电阻R28的另一端通过电阻R29接地，电阻R33的一端连接在电阻R28与电阻R29之间，电阻R33的另一端与单片机的第一信号输入端连接，电阻R33的另一端还通过电容C14接地。 

6.如权利要求1所述的应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其特征在于，所述充电电流档位选择电路包括三位开关K1，所述三位开关K1包括静触点A、动触点A1、动触点A2和动触点A3；所述充电电压档位选择电路包括二位开关K2，所述二位开关K2包括静触点B、动触点B1和动触点B2；所述恒流控制电路包括光电耦合器U10、电阻R11、电阻R10、电阻R13、电容C10、三端稳压器U2、电阻R23、电阻R22、电阻R20、电压比较器U3A、二极管D10、电阻R12’、电阻R12、电阻R14’、电阻R14、电容C44、 电阻R15、电阻R16、电容C11、电容C12、电阻R21和电容C13；所述开关电源具有输出端和反馈端，所述输出端包括火线端和零线端；火线端依次通过电阻R11、电阻R10与三端稳压器U2的稳压端连接，电阻R13的一端、电阻R14’的一端、电阻R14的一端、电阻R12的一端、电阻R23的一端、电阻R15的一端、电阻R12’的一端和电容C10的一端均与所述三端稳压器U2的控制端连接，电阻R12的一端、电阻R15的一端和电阻R12’的一端均与三端稳压器U2的输入端连接，电容C10的另一端与三端稳压器U2的稳压端连接，电阻R13的另一端与火线端连接，电阻R15的的一端和电阻R12的另一端均接地，电阻R15的另一端和电阻R12’的另一端均与零线端连接，电阻R14的另一端通过电容C44接地，电阻R14的另一端和电阻R14’的另一端均与动触点B1连接，动触点B2悬空，静触点B接地，静触点A接入一直流电压，静触点A依次通过电阻R20和电阻R21接地，动触点A3通过电阻R22与电压比较器U3A的正相输入端连接，动触点A1悬空，电阻R23的另一端与动触点A2连接，电压比较器U3A的输出端依次通过电容C11、电阻R16与电阻R15的另一端连接，二极管D10的正极与三端稳压器U2的稳压端连接，二极管D10的负极与电压比较器U3A的输出端连接，电压比较器U3A的正相输入端还连接在电阻R20与电阻21之间，电压比较器U3A的反相输入端连接在电容C11与电阻R16之间，电容C12的一端和电容C13的一端均连接在电阻R20与电阻21之间，电容C12的另一端与电压比较器U3A的反相输入 端连接，电容C13的另一端接地，光电耦合器U10的二极管正极输入端连接在电阻R11与电阻R10之间，光电耦合器U10的二极管负极输出端与三端稳压器U2的稳压端连接，光电耦合器U10的三极管集电极输入端和三极管发射极输出端均与开关电源的反馈端连接。 

7.如权利要求6所述的应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其特征在于，还包括充电电流检测电路、蜂鸣器驱动电路和蜂鸣器；所述充电电流检测电路，用于根据开关电源输出的电信号，向所述单片机输出一检测信号，以使所述单片机根据所述检测信号，通过蜂鸣器驱动电路驱动所述蜂鸣器的工作状态。 

8.如权利要求7所述的应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其特征在于，所述充电电流检测电路包括电压比较器U3B、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电容C42和电容C43，电压比较器U3B的反相输入端通过电阻R35与零线端连接，电压比较器U3B的反相输入端还依次通过电阻R36、电阻R37、电容C43接地，电压比较器U3B的正相输入端通过电阻R38接地，电压比较器U3B的正相输入端还通过电容C42与其反相输入端连接，电压比较器U3B的输出端通过电阻R37与单片机的第三信号输入端连接。 

9.如权利要求1所述的应用于磷酸铁锂电池与铅酸电池智能型充电器，其特征在于，所述可充电电池为磷酸铁锂电池或铅酸电池。