CN204334077U - 自适应蓄电池充电装置 - Google Patents

Abstract

自适应蓄电池充电装置，包括市电变压模块、整流滤波模块、5V稳压模块、电压采集模块、电压比较模块、逻辑转换模块、充电电压调整模块；接入标称电压为1.5V的蓄电池组时，充电电压调整模块采用1.8V对蓄电池组充电，接入标称电压为3.7V的蓄电池组时，充电电压调整模块采用4.25V对蓄电池组充电，接入标称电压为6V的蓄电池组时，充电电压调整模块采用7.5V对蓄电池组充电，接入标称电压为9V的蓄电池组时，充电电压调整模块采用10.625V对蓄电池组充电，接入标称电压为12V的蓄电池组时，充电电压调整模块采用16.25V对蓄电池组充电。优点：能自动识别蓄电池组的电压等级并调整输出电压对蓄电池组充电。

Description

自适应蓄电池充电装置

技术领域

本实用新型涉及一种蓄电池的充电装置。

背景技术

随着消费者和产业的环保意识增强，碱性一次电池和含有有毒金属镉等二次电池使用日益受到限制，可充电电池得到了广泛的使用。另一方面，随着数码相机、MP3、手机、笔记本等电子电器逐步进入人们生活中，可充电电池的使用也更加普及。这些可充电电池需要匹配的充电器进行充电。

人们常用的有标称电压为1.5V的5号、7号充电电池，有标称电压为3.7V的手机充电电池，有玩具中使用的标称电压为6V、12V的铅酸蓄电池，有标称电压为9V的碱性电池，这些可充电电池在人们生活中经常要被使用。由于这些可充电电池种类较多，对应的充电器种类也较多，充电器容易遗失或者容易混淆使用。如果混淆使用，在充电电压不匹配的情况下，可能导致充电失败，或者充电电流太大影响蓄电池的使用寿命。

如若能研发一种适合不同电压等级的蓄电池组充电的自适应蓄电池充电装置，该装置能自动识别蓄电池组的电压等级并根据该电压等级调整输出电压自动对蓄电池组进行充电，将会很有意义。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种适合不同电压等级的蓄电池组充电的自适应蓄电池充电装置，该装置能自动识别蓄电池组的电压等级并根据该电压等级调整输出电压对蓄电池组进行充电。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下的技术方案：

自适应蓄电池充电装置，包括市电变压模块、整流滤波模块、5V稳压模块、电压采集模块、电压比较模块、逻辑转换模块、充电电压调整模块，充电电压调整模块的输出端用于对蓄电池组充电；

所述市电变压模块用于将220V市电进行变压，市电变压模块的输出端连接整流滤波模块，整流滤波模块用于将市电变压模块的输出电压进行整流滤波，整流滤波模块的输出直流电压为5V稳压模块和下述第二可调稳压电源供电，5V稳压模块用于提供5V直流电压，第二可调稳压电源的电压输出端用于为蓄电池组充电；5V稳压模块采用芯片为LM317H的第一可调稳压电源，第一可调稳压电源的电阻输入端连接阻值为600Ω的第二十电阻，第一可调稳压电源的电阻输入端和电压输出端之间连接有阻值为200Ω的第二十一电阻，由于第一可调稳压电源的电压输出端的输出电压将R20＝600Ω，R21＝200Ω带入第一可调稳压电源的输出电压的算式中，得到第一可调稳压电源的电压输出端的输出电压U_OUT1为5V；5V稳压模块用于为下述的基准电压采集支路、电压比较模块、逻辑转换模块提供稳定的5V电源；

所述电压采集模块包括连接于所述蓄电池组两端的由第一电阻和第二电阻串联构成的蓄电池电压采集支路、以及上端连接所述5V稳压模块的电压输出端的由第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻串联构成的基准电压采集支路，所述第一电阻和第二电阻的阻值比为2﹕1，第一电阻和第二电阻之间构成蓄电池电压采集点，于是蓄电池电压采集点的电压为蓄电池组端电压的所述第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻的阻值比为52﹕36﹕39﹕28﹕29﹕16，第三电阻和第四电阻之间构成第一基准电压采集点，第四电阻和第五电阻之间构成第二基准电压采集点，第五电阻和第六电阻之间构成第三基准电压采集点，第六电阻和第七电阻之间构成第四基准电压采集点，第七电阻和第八电阻之间构成第五基准电压采集点，计算可得第一基准电压采集点的电压为3.7V，第二基准电压采集点的电压为2.8V，第三基准电压采集点的电压为第四基准电压采集点的电压为第五基准电压采集点的电压为0.4V；

所述电压比较模块包括第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第五比较器，所述第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第五比较器的同相端连接所述蓄电池电压采集点，第一比较器的反相端连接所述第一基准电压采集点，第二比较器的反相端连接所述第二基准电压采集点，第三比较器的反相端连接所述第三基准电压采集点，第四比较器的反相端连接所述第四基准电压采集点，第五比较器的反相端连接所述第五基准电压采集点；当标称电压为12V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到3.7*3V及其以下，因此蓄电池电压采集点的电压高于3.7V，第一比较器至第五比较器输出高电平，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到2.8*3V及其以下，因此蓄电池电压采集点的电压高于2.8V，但蓄电池电压采集点的电压不会高于3.7V，因此第一比较器输出低电平，第二比较器至第五比较器输出高电平，当标称电压为6V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到及其以下，因此蓄电池电压采集点的电压高于但蓄电池电压采集点的电压不会高于2.8V，因此第一比较器至第二比较器输出低电平，第三比较器至第五比较器输出高电平，当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到及其以下，因此蓄电池电压采集点的电压高于但蓄电池电压采集点的电压不会高于因此第一比较器至第三比较器输出低电平，第四比较器至第五比较器输出高电平，当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到0.4*3V及其以下，因此蓄电池电压采集点的电压高于0.4V，但蓄电池电压采集点的电压不会高于因此第一比较器至第四比较器输出低电平，第五比较器输出高电平；

所述逻辑转换模块包括与第一比较器的输出端连接的第一非门，与第二比较器的输出端连接的第二非门，与第三比较器的输出端连接的第三非门，与第四比较器的输出端连接的第四非门，所述第一非门的输出端和第二比较器的输出端共同连接第一与门，所述第一非门的输出端、第二非门的输出端、第三比较器的输出端共同连接第二与门，所述第一非门的输出端、第二非门的输出端、第三非门的输出端、第四比较器的输出端共同连接第三与门，所述第一非门的输出端、第二非门的输出端、第三非门的输出端、第四非门的输出端、第五比较器的输出端共同连接第四与门；经过逻辑转换模块之后，当标称电压为12V的蓄电池组接入时，仅有第一比较器的输出端输出高电平，第一与门、第二与门、第三与门、第四与门的输出端输出低电平，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，仅有第一与门的输出端输出高电平，第一比较器的输出端、以及第二与门、第三与门、第四与门的输出端输出低电平，当标称电压为6V的蓄电池组接入时，仅有第二与门的输出端输出高电平，第一比较器的输出端、以及第一与门、第三与门、第四与门的输出端输出低电平，当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，仅有第三与门的输出端输出高电平，第一比较器的输出端、以及第一与门、第二与门、第四与门的输出端输出低电平，当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，仅有第四与门的输出端输出高电平，第一比较器的输出端、以及第一与门、第二与门、第三与门的输出端输出低电平；

所述充电电压调整模块包括与第一比较器的输出端连接的第一三极管、与第一与门的输出端连接的第二三极管、与第二与门的输出端连接的第三三极管、与第三与门的输出端连接的第四三极管、与第四与门的输出端连接的第五三极管，第一比较器的输出端与第一三极管的基极之间连接有第一发光二极管、第一与门的输出端与第二三极管的基极之间连接有第二发光二极管、第二与门的输出端与第三三极管的基极之间连接有第三发光二极管、第三与门的输出端与第四三极管的基极之间连接有第四发光二极管，第四与门的输出端与第五三极管的基极之间连接有第五发光二极管；第一三极管的集电极连接阻值为2.4kΩ的第十四电阻，第二三极管的集电极连接阻值为1.5kΩ的第十五电阻，第三三极管的集电极连接阻值为1kΩ的第十六电阻，第四三极管的集电极连接阻值为480Ω的第十七电阻，第五三极管的集电极连接阻值为88Ω的第十八电阻，第一三极管的发射极、第二三极管的发射极、第三三极管的发射极、第四三极管的发射极、第五三极管的发射极均连接所述蓄电池组的负极；所述第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻的上端并联后连接第二可调稳压电源的电阻输入端，第二可调稳压电源采用芯片LM317H，第二可调稳压电源的电阻输入端和电压输出端之间连接有阻值为200Ω的第十九电阻，第二可调稳压电源的电压输出端通过充电保护模块连接蓄电池组的正极，所述充电保护模块为第六发光二极管，第六发光二极管的正极连接第二可调稳压电源的电压输出端，第六发光二极管的负极连接蓄电池组的正极，第六发光二极管起到防止蓄电池组电能反充的作用，第六发光二极管还起到指示处于充电状态的作用；所述第二可调稳压电源的电压输出端的输出电压其中，R为第二可调稳压电源的电阻输入端的输入电阻，R19为200Ω；根据逻辑转换模块的逻辑，当标称电压为12V的蓄电池组接入时，仅有第一比较器的输出端输出高电平，于是仅有第一发光二极管导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为2.4kΩ，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，仅有第一与门的输出端输出高电平，于是仅有第二发光二极管导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为1.5kΩ，当标称电压为6V的蓄电池组接入时，仅有第二与门的输出端输出高电平，于是仅有第三发光二极管导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为1kΩ，当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，仅有第三与门的输出端输出高电平，于是仅有第四发光二极管导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为480Ω，当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，仅有第四与门的输出端输出高电平，于是仅有第五发光二极管导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为88Ω，将上述第二可调稳压电源的输入电阻带入第二可调稳压电源的输出电压的算式中，得到标称电压为1.5V、3.7V、6V、9V、12V的蓄电池组对应的第二可调稳压电源的输出电压，也即标称电压为1.5V、3.7V、6V、9V、12V的蓄电池组分别的充电电压为1.8V、4.25V、7.5V、10.625V、16.25V。

进一步，所述市电变压模块用于将220V市电进行变压得到22V的交流电，市电变压模块的变压器的一次线圈和二次线圈的匝数比为10﹕1。

进一步，所述第四与门包括第五与门、第六与门、以及第七与门，第一非门的输出端、第二非门的输出端共同连接第五与门，第三非门的输出端、第四非门的输出端、第五比较器的输出端共同连接第六与门，第五与门与第六与门共同连接第七与门。

进一步，所述第一电阻的阻值为200kΩ，第二电阻的阻值为100kΩ。第一电阻和第二电阻的阻值设得很大可以阻止充电电压调整模块对蓄电池组的充电电流往蓄电池电压采集支路中流过。

进一步，所述第一比较器的输出端通过第九电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第二比较器的输出端通过第十电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第三比较器的输出端通过第十一电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第四比较器的输出端通过第十二电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第五比较器的输出端通过第十三电阻连接至5V稳压模块的电压输出端。

进一步，所述第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第五比较器均采用芯片LM393P。

本实用新型的有益效果是：提供一种适合不同电压等级的蓄电池充电的自适应蓄电池充电装置，该装置能自动识别蓄电池的电压等级并根据该电压等级调整输出电压对蓄电池进行充电；当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，第五发光二极管发光，充电电压调整模块输出1.8V的电压对蓄电池组充电，当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，第四发光二极管发光，充电电压调整模块输出4.25V的电压对蓄电池组充电，当标称电压为6V的蓄电池组接入时，第三发光二极管发光，充电电压调整模块输出7.5V的电压对蓄电池组充电，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，第二发光二极管发光，充电电压调整模块输出10.625V的电压对蓄电池组充电，当标称电压为12V的蓄电池组接入时，第一发光二极管发光，充电电压调整模块输出16.25V的电压对蓄电池组充电；于是，第一发光二极管、第二发光二极管、第三发光二极管、第四发光二极管、第五发光二极管构成本装置的指示蓄电池组电压等级的指示灯，另外，本装置还具有指示处于充电状态的第六发光二极管，第六发光二极管还起到防止蓄电池组电能反充的作用；

电压采集模块包括蓄电池电压采集支路和基准电压采集支路，蓄电池电压采集支路产生了蓄电池电压采集点的电压，蓄电池电压采集点的电压为倍的蓄电池组端电压，根据基准电压采集支路的电阻比值设计，产生了第一基准电压采集点至第五基准电压采集点的电压，电压比较模块将蓄电池电压采集点的电压与第一基准电压采集点至第五基准电压采集点的电压进行比较，得到对应不同电压等级的蓄电池组的第一比较器至第五比较器的5组不同的输出电平，从而实现对蓄电池组的电压等级进行识别；通过电压采集模块和电压比较模块的电阻比值的巧妙设计，蓄电池组从严重缺电至充满电，本装置均可通过电压采集模块和电压比较模块进行蓄电池电压等级的识别，从严重缺电至充满电的蓄电池组均可使用本装置进行电压等级的识别和充电；

电压比较模块的输出经过逻辑转换模块之后，每种电压等级的蓄电池组接入时，逻辑转换模块的5路输出中只对应一路输出高电平，于是充电电压调整模块的5个发光二极管中只对应一个发光二极管导通发光，该发光二极管用于指示蓄电池组的电压等级；充电电压调整模块采用第二可调稳压电源，第二可调稳压电源的输入电阻采用第一三极管至第五三极管所在支路并联的方案，对应的第一三极管至第五三极管中的一个三极管导通时，该三极管所在支路上的串联电阻为第二可调稳压电源的总输入电阻，根据第二可调稳压电源的电压输出端的输出电压的算式，得到充电电压调整模块对各种电压等级的蓄电池组的充电电压1.8V、4.25V、7.5V、10.625V、16.25V，上述充电电压分别对应于标称电压为1.5V、3.7V、6V、9V、12V的蓄电池组。

自适应充电装置的使用，使得充电器的数量可以减少，于是使充电器不容易遗失；另外，不会因为混淆使用充电器时充电电压不匹配而导致充电失败或影响蓄电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型自适应蓄电池充电装置的结构框图。

图2为本实用新型自适应蓄电池充电装置的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述：

参照图1-2：自适应蓄电池充电装置，包括市电变压模块、整流滤波模块、5V稳压模块、电压采集模块、电压比较模块、逻辑转换模块、充电电压调整模块，充电电压调整模块的输出端用于对蓄电池组充电；

所述市电变压模块用于将220V市电进行变压得到22V的交流电，市电变压模块的变压器的一次线圈和二次线圈的匝数比为10﹕1，市电变压模块的输出端连接整流滤波模块，整流滤波模块用于将市电变压模块的输出电压进行整流滤波，整流滤波模块的输出直流电压为5V稳压模块和下述第二可调稳压电源供电，5V稳压模块用于提供5V直流电压，第二可调稳压电源的电压输出端用于为蓄电池组充电；5V稳压模块采用芯片为LM317H的第一可调稳压电源，第一可调稳压电源的电阻输入端连接阻值为600Ω的第二十电阻，第一可调稳压电源的电阻输入端和电压输出端之间连接有阻值为200Ω的第二十一电阻，由于第一可调稳压电源的电压输出端的输出电压将R20＝600Ω，R21＝200Ω带入第一可调稳压电源的输出电压的算式中，得到第一可调稳压电源的电压输出端的输出电压U_OUT1为5V；5V稳压模块用于为下述的基准电压采集支路、电压比较模块、逻辑转换模块提供稳定的5V电源，其中，5V稳压模块连接在基准电压采集支路的所有电阻的上端，电压比较模块的第一比较器U1至第五比较器U5的正电源端连接5V稳压模块，逻辑转换模块的第一非门U6至第四非门U9、第一与门U10至第三与门U12、第五与门U13至第七与门U15采用5V稳压模块供电；

所述电压采集模块包括连接于所述蓄电池组两端的由第一电阻R1和第二电阻R2串联构成的蓄电池电压采集支路、以及上端连接所述5V稳压模块的电压输出端的由第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8串联构成的基准电压采集支路，所述第一电阻R1和第二电阻R2的阻值比为2﹕1，第一电阻R1和第二电阻R2之间构成蓄电池电压采集点A，于是蓄电池电压采集点的电压为蓄电池组端电压的本实施例中，所述第一电阻R1的阻值为200kΩ，第二电阻R2的阻值为100kΩ，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值设得很大可以阻止充电电压调整模块对蓄电池组的充电电流往蓄电池电压采集支路中流过；所述第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8的阻值比为52﹕36﹕39﹕28﹕29﹕16，第三电阻R3和第四电阻R4之间构成第一基准电压采集点B，第四电阻R4和第五电阻R5之间构成第二基准电压采集点C，第五电阻R5和第六电阻R6之间构成第三基准电压采集点D，第六电阻和第七电阻之间构成第四基准电压采集点E，第七电阻R7和第八电阻R8之间构成第五基准电压采集点F，由于基准电压采集支路的上端电压为5V，基准电压采集支路的下端接地，计算可得第一基准电压采集点B的电压为3.7V，第二基准电压采集点C的电压为2.8V，第三基准电压采集点D的电压为第四基准电压采集点E的电压为第五基准电压采集点F的电压为0.4V；

所述电压比较模块包括第一比较器U1、第二比较器U2、第三比较器U3、第四比较器U4、第五比较器U5，所述第一比较器U1、第二比较器U2、第三比较器U3、第四比较器U4、第五比较器U5的同相端连接所述蓄电池电压采集点A，第一比较器U1的反相端连接所述第一基准电压采集点B，第二比较器U2的反相端连接所述第二基准电压采集点C，第三比较器U3的反相端连接所述第三基准电压采集点D，第四比较器U4的反相端连接所述第四基准电压采集点E，第五比较器U5的反相端连接所述第五基准电压采集点F；当标称电压为12V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到3.7*3V及其以下，又由于蓄电池电压采集点A的电压为蓄电池组端电压的因此蓄电池电压采集点A的电压高于3.7V，第一比较器U1至第五比较器U5输出高电平，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到2.8*3V及其以下，因此蓄电池电压采集点A的电压高于2.8V，但蓄电池电压采集点A的电压不会高于3.7V，因此第一比较器U1输出低电平，第二比较器U2至第五比较器U5输出高电平，当标称电压为6V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到及其以下，因此蓄电池电压采集点A的电压高于但蓄电池电压采集点A的电压不会高于2.8V，因此第一比较器U1至第二比较器U2输出低电平，第三比较器U3至第五比较器U5输出高电平，当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到及其以下，因此蓄电池电压采集点A的电压高于但蓄电池电压采集点A的电压不会高于因此第一比较器U1至第三比较器U3输出低电平，第四比较器U4至第五比较器U5输出高电平，当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到0.4*3V及其以下，因此蓄电池电压采集点A的电压高于0.4V，但蓄电池电压采集点A的电压不会高于因此第一比较器U1至第四比较器U4输出低电平，第五比较器U5输出高电平；以下说明蓄电池组严重缺电和充满电时的端电压：标称电压为12V的蓄电池组即便在严重缺电的情况下，蓄电池组的端电压也不会降到3.7*3V，蓄电池组的端电压还不到3.7*3V的时候，蓄电池组对被供电体的放电会自动截止，也即蓄电池组对被供电体停止供电，因此标称电压为12V的蓄电池组的端电压不会降到3.7*3V，而标称电压为12V的蓄电池组在充满电时端电压大致为14.4V；同理，标称电压为9V的蓄电池组即便在严重缺电的情况下，蓄电池组的端电压也不会降到2.8*3V，蓄电池组的端电压还不到2.8*3V的时候，蓄电池组对被供电体的放电会自动截止，而标称电压为9V的蓄电池组在充满电时端电压大致为10.8V，低于3.7*3V；标称电压为6V的蓄电池组即便在严重缺电的情况下，蓄电池组的端电压也不会降到蓄电池组的端电压还不到的时候，蓄电池组对被供电体的放电会自动截止，而标称电压为6V的蓄电池组在充满电时端电压大致为7.2V，低于2.8*3V；标称电压为3.7V的蓄电池组即便在严重缺电的情况下，蓄电池组的端电压也不会降到蓄电池组的端电压还不到的时候，蓄电池组对被供电体的放电会自动截止，而标称电压为3.7V的蓄电池组在充满电时端电压大致为4.1V，低于标称电压为1.5V的蓄电池组即便在严重缺电的情况下，蓄电池组的端电压也不会降到0.4*3V，蓄电池组的端电压还不到0.4*3V的时候，蓄电池组对被供电体的放电会自动截止，标称电压为1.5V的蓄电池组在充满电时端电压大致为1.8V，低于实际充电时，待充电的蓄电池组的端电压大于或等于严重缺电时的蓄电池组的端电压，小于或等于充满电时蓄电池组的端电压，因此，标称电压为12V的蓄电池组接入时，第一比较器U1的输出端O1,第二比较器U2的输出端O2,第三比较器U3的输出端O3,第四比较器U4的输出端O4,第五比较器U5的输出端O5输出高电平；标称电压为9V的蓄电池组接入时，第一比较器U1的输出端O1输出低电平,第二比较器U2的输出端O2至第五比较器U5的输出端O5输出高电平；标称电压为6V的蓄电池组接入时，第一比较器U1的输出端O1和第二比较器U2的输出端O2输出低电平,第三比较器U3的输出端O3至第五比较器U5的输出端O5输出高电平；标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，第一比较器U1的输出端O1至第三比较器U3的输出端O3输出低电平,第四比较器U4的输出端O4和第五比较器U5的输出端O5输出高电平；标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，第一比较器U1的输出端O1至第四比较器U4的输出端O4输出低电平,第五比较器U5的输出端O5输出高电平；接入蓄电池组的种类和第一比较器的输出端O1、第二比较器的输出端O2、第三比较器的输出端O3、第四比较器的输出端O4、第五比较器的输出端O5的输出电平的关系如下表一所示：

电压比较模块中，第一比较器U1至第五比较器U5均采用芯片LM393P，所述第一比较器的输出端通过第九电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第二比较器的输出端通过第十电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第三比较器的输出端通过第十一电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第四比较器的输出端通过第十二电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第五比较器的输出端通过第十三电阻连接至5V稳压模块的电压输出端。

所述逻辑转换模块包括与第一比较器U1的输出端O1连接的第一非门U6，与第二比较器U2的输出端O2连接的第二非门U7，与第三比较器U3的输出端O3连接的第三非门U8，与第四比较器U4的输出端O4连接的第四非门U9，所述第一非门U6的输出端和第二比较器U2的输出端O2共同连接第一与门U10，所述第一非门U6的输出端、第二非门U7的输出端、第三比较器U3的输出端O3共同连接第二与门U11，所述第一非门U6的输出端、第二非门U7的输出端、第三非门U8的输出端、第四比较器U4的输出端O4共同连接第三与门U12，所述第一非门U6的输出端、第二非门U7的输出端、第三非门U8的输出端、第四非门U9的输出端、第五比较器U5的输出端O5共同连接第四与门；所述第四与门包括第五与门U13、第六与门U14、以及第七与门U15，第一非门U6的输出端、第二非门U7的输出端共同连接第五与门U13，第三非门U8的输出端、第四非门U9的输出端、第五比较器U5的输出端O5共同连接第六与门U14，第五与门U13与第六与门U14共同连接第七与门U15。于是，经过逻辑转换模块之后，第一与门U10的输出端O2’、第二与门U11的输出端O3’、第三与门U12的输出端O4’、第四与门的输出端O5’的逻辑表达式为：

${O2}^{\′}=\stackrel{\‾}{O1}\·O2$

${O3}^{\′}=\stackrel{\‾}{O1}\·\stackrel{\‾}{O2}\·O3$

${O4}^{\′}=\stackrel{\‾}{O1}\·\stackrel{\‾}{O2}\·\stackrel{\‾}{O3}\·O4$

${O5}^{\′}=\stackrel{\‾}{O1}\·\stackrel{\‾}{O2}\·\stackrel{\‾}{O3}\·\stackrel{\‾}{O4}\·O5$

结合表一，得到接入蓄电池种类与第一比较器的输出端O1、第一与门的输出端O2’、第二与门的输出端O3’、第三与门的输出端O4’、第四与门的输出端O4’的输出电平的关系如下表二所示：

于是，经过逻辑转换模块之后，当标称电压为12V的蓄电池组接入时，仅有第一比较器U1的输出端O1输出高电平，第一与门U10的输出端O2’、第二与门U11的输出端O3’、第三与门U12的输出端O4’、第四与门的输出端O5’输出低电平，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，仅有第一与门U10的输出端O2’输出高电平，第一比较器的输出端O1、以及第二与门U11的输出端O3’、第三与门U12的输出端O4’、第四与门的输出端O5’输出低电平；当标称电压为6V的蓄电池组接入时，仅有第二与门U11的输出端O3’输出高电平，第一比较器U1的输出端O1、以及第一与门U10的输出端O2’、第三与门U12的输出端O4’、第四与门的输出端O5’输出低电平；当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，仅有第三与门U12的输出端O4’输出高电平，第一比较器U1的输出端O1、以及第一与门U10的输出端O2’、第二与门U11的输出端O3’、第四与门的输出端O5’输出低电平；当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，仅有第四与门的输出端O5’输出高电平，第一比较器U1的输出端O1、以及第一与门U10的输出端O2’、第二与门U11的输出端O3’、第三与门U12的输出端O4’输出低电平；于是，逻辑转换模块实现了当五种标称电压不同的蓄电池组分别接入时，第一比较器的输出端O1(也即下文中第一发光二极管的输入端)、第一与门的输出端O2’(也即下文中第二发光二极管的输入端)、第二与门的输出端O3’(也即下文中第三发光二极管的输入端)、第三与门的输出端O4’(也即下文中第四发光二极管的输入端)、第四与门的输出端O5’(也即下文中第五发光二极管的输入端)每次只有一个为高电平；

所述充电电压调整模块包括与第一比较器的输出端O1连接的第一三极管Q1、与第一与门的输出端O2’连接的第二三极管Q2、与第二与门的输出端O3’连接的第三三极管Q3、与第三与门的输出端O4’连接的第四三极管Q4、与第四与门的输出端O5’连接的第五三极管Q5，第一比较器的输出端O1与第一三极管Q1的基极之间连接有第一发光二极管LED1、第一与门的输出端O2’与第二三极管Q2的基极之间连接有第二发光二极管LED2、第二与门的输出端O3’与第三三极管Q3的基极之间连接有第三发光二极管LED3、第三与门的输出端O4’与第四三极管Q4的基极之间连接有第四发光二极管LED4，第四与门的输出端O5’与第五三极管Q5的基极之间连接有第五发光二极管LED5；第一三极管Q1的集电极连接阻值为2.4kΩ的第十四电阻，第二三极管Q2的集电极连接阻值为1.5kΩ的第十五电阻R15，第三三极管Q3的集电极连接阻值为1kΩ的第十六电阻R16，第四三极管Q4的集电极连接阻值为480Ω的第十七电阻R17，第五三极管Q5的集电极连接阻值为88Ω的第十八电阻R18，第一三极管Q1的发射极、第二三极管Q2的发射极、第三三极管Q3的发射极、第四三极管Q4的发射极、第五三极管Q5的发射极均连接所述蓄电池组的负极，蓄电池组的负极接地；所述第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18的上端并联后连接第二可调稳压电源的电阻输入端，第二可调稳压电源采用芯片LM317H，第二可调稳压电源的电阻输入端和电压输出端之间连接有阻值为200Ω的第十九电阻R19，第二可调稳压电源的电压输出端通过充电保护模块连接蓄电池组的正极，所述充电保护模块为第六发光二极管LED6，第六发光二极管LED6的正极连接第二可调稳压电源的电压输出端，第六发光二极管LED6的负极连接蓄电池组的正极，第六发光二极管LED6起到防止蓄电池组电能反充的作用，第六发光二极管LED6还起到指示处于充电状态的作用；所述第二可调稳压电源的电压输出端的输出电压其中，R为第二可调稳压电源的电阻输入端的输入电阻，R19为200Ω；第二可调稳压电源的电阻输入端相当于5条支路并联，5条支路分别为第一三极管Q1和第十四电阻R14并联的支路、第二三极管Q2和第十五电阻R15并联的支路、第三三极管Q3和第十六电阻R16并联的支路、第四三极管Q4和第十七电阻R17并联的支路、第五三极管Q5和第十八电阻R18并联的支路，根据逻辑转换模块的实现逻辑，当5种标称电压不同的蓄电池组分别接入时，逻辑转换模块的5路输出O1’，O2’，O3’，O4’，O5’每次只有一路输出高电平，于是第一三极管Q1至第五三极管Q5每次只有一个导通，5条支路中每次只导通一条，由于不导通的支路相当于电阻无穷大，根据电阻并联的公式，5条支路并联的总电阻等于导通的该条支路的电阻；于是，当标称电压为12V的蓄电池组接入时，仅有第一发光二极管LED1导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为2.4kΩ，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，仅有第二发光二极管LED2导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为1.5kΩ，当标称电压为6V的蓄电池组接入时，仅有第三发光二极管LED3导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为1kΩ，当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，仅有第四发光二极管LED4导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为480Ω，当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，仅有第五发光二极管LED5导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为88Ω，将上述第二可调稳压电源的输入电阻带入第二可调稳压电源的电压输出端的输出电压的算式中，得到标称电压为1.5V、3.7V、6V、9V、12V的蓄电池组对应的第二可调稳压电源的输出电压，也即标称电压为1.5V、3.7V、6V、9V、12V的蓄电池组分别的充电电压为1.8V、4.25V、7.5V、10.625V、16.25V。

于是，当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，第五发光二极管LED5导通，充电电压调整模块输出1.8V的电压对蓄电池组充电，当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，第四发光二极管LED4导通，充电电压调整模块输出4.25V的电压对蓄电池组充电，当标称电压为6V的蓄电池组接入时，第三发光二极管LED3导通，充电电压调整模块输出7.5V的电压对蓄电池组充电，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，第二发光二极管LED2导通，充电电压调整模块输出10.625V的电压对蓄电池组充电，当标称电压为12V的蓄电池组接入时，第一发光二极管LED1导通，充电电压调整模块输出16.25V的电压对蓄电池组充电。于是，第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2、第三发光二极管LED3、第四发光二极管LED4、第五发光二极管LED5构成本装置的指示蓄电池组电压等级的指示灯，另外，本装置还具有指示处于充电状态的所述第六发光二极管LED6，第六发光二极管LED6还起到防止蓄电池组电能反充的作用。

电压采集模块包括蓄电池电压采集支路和基准电压采集支路，蓄电池电压采集支路产生了蓄电池电压采集点A的电压，蓄电池电压采集点A的电压为倍的蓄电池组端电压，根据基准电压采集支路的电阻比值设计，产生了第一基准电压采集点B至第五基准电压采集点F的电压，电压比较模块将蓄电池电压采集点A的电压与第一基准电压采集点B至第五基准电压采集点F的电压进行比较，得到对应不同电压等级的蓄电池组的第一比较器U1至第五比较器U5的5组不同的输出电平，从而实现对蓄电池组的电压等级进行识别；通过电压采集模块和电压比较模块的电阻比值的巧妙设计，使得蓄电池组从严重缺电至充满电，本装置均可通过电压采集模块和电压比较模块进行蓄电池电压等级的识别，从严重缺电至充满电的蓄电池组均可使用本装置进行电压等级的识别和充电；

电压比较模块的输出经过逻辑转换模块之后，每种电压等级的蓄电池组接入时，逻辑转换模块的5路输出中只对应一路输出高电平，因此，充电电压调整模块的5个发光二极管中只对应一个发光二极管导通发光，该发光二极管用于指示蓄电池组的电压等级；充电电压调整模块采用第二可调稳压电源，第二可调稳压电源的输入电阻采用第一三极管Q1至第五三极管Q5所在支路并联的方案，对应的第一三极管Q1至第五三极管Q5中的一个三极管导通时，该三极管所在支路上的串联电阻为第二可调稳压电源的总输入电阻，根据第二可调稳压电源的电压输出端的输出电压的算式，得到充电电压调整模块对各种电压等级的蓄电池组的充电电压1.8V、4.25V、7.5V、10.625V、16.25V，上述充电电压分别对应标称电压为1.5V、3.7V、6V、9V、12V的蓄电池组。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.自适应蓄电池充电装置，其特征在于：包括市电变压模块、整流滤波模块、5V稳压模块、电压采集模块、电压比较模块、逻辑转换模块、充电电压调整模块，充电电压调整模块的输出端用于对蓄电池组充电；

所述市电变压模块用于将220V市电进行变压，市电变压模块的输出端连接整流滤波模块，整流滤波模块用于将市电变压模块的输出电压进行整流滤波，整流滤波模块的输出直流电压为5V稳压模块和下述第二可调稳压电源供电，5V稳压模块用于提供5V直流电压，第二可调稳压电源的电压输出端用于为蓄电池组充电；5V稳压模块采用芯片为LM317H的第一可调稳压电源，第一可调稳压电源的电阻输入端连接阻值为600Ω的第二十电阻，第一可调稳压电源的电阻输入端和电压输出端之间连接有阻值为200Ω的第二十一电阻，由于第一可调稳压电源的电压输出端的输出电压将R20＝600Ω，R21＝200Ω带入第一可调稳压电源的输出电压的算式中，得到第一可调稳压电源的电压输出端的输出电压U_OUT1为5V；5V稳压模块用于为下述的基准电压采集支路、电压比较模块、逻辑转换模块提供稳定的5V电源；

所述电压采集模块包括连接于所述蓄电池组两端的由第一电阻和第二电阻串联构成的蓄电池电压采集支路、以及上端连接所述5V稳压模块的电压输出端的由第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻串联构成的基准电压采集支路，所述第一电阻和第二电阻的阻值比为2﹕1，第一电阻和第二电阻之间构成蓄电池电压采集点，于是蓄电池电压采集点的电压为蓄电池组端电压的所述第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻的阻值比为52﹕36﹕39﹕28﹕29﹕16，第三电阻和第四电阻之间构成第一基准电压采集点，第四电阻和第五电阻之间构成第二基准电压采集点，第五电阻和第六电阻之间构成第三基准电压采集点，第六电阻和第七电阻之间构成第四基准电压采集点，第七电阻和第八电阻之间构成第五基准电压采集点，计算可得第一基准电压采集点的电压为3.7V，第二基准电压采集点的电压为2.8V，第三基准电压采集点的电压为第四基准电压采集点的电压为第五基准电压采集点的电压为0.4V；

所述电压比较模块包括第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第五比较器，所述第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第五比较器的同相端连接所述蓄电池电压采集点，第一比较器的反相端连接所述第一基准电压采集点，第二比较器的反相端连接所述第二基准电压采集点，第三比较器的反相端连接所述第三基准电压采集点，第四比较器的反相端连接所述第四基准电压采集点，第五比较器的反相端连接所述第五基准电压采集点；当标称电压为12V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到3.7*3V及其以下，因此蓄电池电压采集点的电压高于3.7V，第一比较器至第五比较器输出高电平，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到2.8*3V及其以下，因此蓄电池电压采集点的电压高于2.8V，但蓄电池电压采集点的电压不会高于3.7V，因此第一比较器输出低电平，第二比较器至第五比较器输出高电平，当标称电压为6V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到及其以下，因此蓄电池电压采集点的电压高于但蓄电池电压采集点的电压不会高于2.8V，因此第一比较器至第二比较器输出低电平，第三比较器至第五比较器输出高电平，当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到及其以下，因此蓄电池电压采集点的电压高于但蓄电池电压采集点的电压不会高于因此第一比较器至第三比较器输出低电平，第四比较器至第五比较器输出高电平，当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，由于该蓄电池组不会缺电到0.4*3V及其以下，因此蓄电池电压采集点的电压高于0.4V，但蓄电池电压采集点的电压不会高于因此第一比较器至第四比较器输出低电平，第五比较器输出高电平；

所述逻辑转换模块包括与第一比较器的输出端连接的第一非门，与第二比较器的输出端连接的第二非门，与第三比较器的输出端连接的第三非门，与第四比较器的输出端连接的第四非门，所述第一非门的输出端和第二比较器的输出端共同连接第一与门，所述第一非门的输出端、第二非门的输出端、第三比较器的输出端共同连接第二与门，所述第一非门的输出端、第二非门的输出端、第三非门的输出端、第四比较器的输出端共同连接第三与门，所述第一非门的输出端、第二非门的输出端、第三非门的输出端、第四非门的输出端、第五比较器的输出端共同连接第四与门；经过逻辑转换模块之后，当标称电压为12V的蓄电池组接入时，仅有第一比较器的输出端输出高电平，第一与门、第二与门、第三与门、第四与门的输出端输出低电平，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，仅有第一与门的输出端输出高电平，第一比较器的输出端、以及第二与门、第三与门、第四与门的输出端输出低电平，当标称电压为6V的蓄电池组接入时，仅有第二与门的输出端输出高电平，第一比较器的输出端、以及第一与门、第三与门、第四与门的输出端输出低电平，当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，仅有第三与门的输出端输出高电平，第一比较器的输出端、以及第一与门、第二与门、第四与门的输出端输出低电平，当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，仅有第四与门的输出端输出高电平，第一比较器的输出端、以及第一与门、第二与门、第三与门的输出端输出低电平；

所述充电电压调整模块包括与第一比较器的输出端连接的第一三极管、与第一与门的输出端连接的第二三极管、与第二与门的输出端连接的第三三极管、与第三与门的输出端连接的第四三极管、与第四与门的输出端连接的第五三极管，第一比较器的输出端与第一三极管的基极之间连接有第一发光二极管、第一与门的输出端与第二三极管的基极之间连接有第二发光二极管、第二与门的输出端与第三三极管的基极之间连接有第三发光二极管、第三与门的输出端与第四三极管的基极之间连接有第四发光二极管，第四与门的输出端与第五三极管的基极之间连接有第五发光二极管；第一三极管的集电极连接阻值为2.4kΩ的第十四电阻，第二三极管的集电极连接阻值为1.5kΩ的第十五电阻，第三三极管的集电极连接阻值为1kΩ的第十六电阻，第四三极管的集电极连接阻值为480Ω的第十七电阻，第五三极管的集电极连接阻值为88Ω的第十八电阻，第一三极管的发射极、第二三极管的发射极、第三三极管的发射极、第四三极管的发射极、第五三极管的发射极均连接所述蓄电池组的负极；所述第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻的上端并联后连接第二可调稳压电源的电阻输入端，第二可调稳压电源采用芯片LM317H，第二可调稳压电源的电阻输入端和电压输出端之间连接有阻值为200Ω的第十九电阻，第二可调稳压电源的电压输出端通过充电保护模块连接蓄电池组的正极，所述充电保护模块为第六发光二极管，第六发光二极管的正极连接第二可调稳压电源的电压输出端，第六发光二极管的负极连接蓄电池组的正极，第六发光二极管起到防止蓄电池组电能反充的作用，第六发光二极管还起到指示处于充电状态的作用；所述第二可调稳压电源的电压输出端的输出电压其中，R为第二可调稳压电源的电阻输入端的输入电阻，R19为200Ω；根据逻辑转换模块的逻辑，当标称电压为12V的蓄电池组接入时，仅有第一比较器的输出端输出高电平，于是仅有第一发光二极管导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为2.4kΩ，当标称电压为9V的蓄电池组接入时，仅有第一与门的输出端输出高电平，于是仅有第二发光二极管导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为1.5kΩ，当标称电压为6V的蓄电池组接入时，仅有第二与门的输出端输出高电平，于是仅有第三发光二极管导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为1kΩ，当标称电压为3.7V的蓄电池组接入时，仅有第三与门的输出端输出高电平，于是仅有第四发光二极管导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为480Ω，当标称电压为1.5V的蓄电池组接入时，仅有第四与门的输出端输出高电平，于是仅有第五发光二极管导通发光，第二可调稳压电源的电阻输入端的总输入电阻为88Ω，将上述第二可调稳压电源的输入电阻带入第二可调稳压电源的输出电压的算式中，得到标称电压为1.5V、3.7V、6V、9V、12V的蓄电池组对应的第二可调稳压电源的输出电压，也即标称电压为1.5V、3.7V、6V、9V、12V的蓄电池组分别的充电电压为1.8V、4.25V、7.5V、10.625V、16.25V。

2.如权利要求1所述的自适应蓄电池充电装置，其特征在于：所述市电变压模块用于将220V市电进行变压得到22V的交流电，市电变压模块的变压器的一次线圈和二次线圈的匝数比为10﹕1。

3.如权利要求2所述的自适应蓄电池充电装置，其特征在于：所述第四与门包括第五与门、第六与门、以及第七与门，第一非门的输出端、第二非门的输出端共同连接第五与门，第三非门的输出端、第四非门的输出端、第五比较器的输出端共同连接第六与门，第五与门与第六与门共同连接第七与门。

4.如权利要求1-3之一所述的自适应蓄电池充电装置，其特征在于：所述第一电阻的阻值为200kΩ，第二电阻的阻值为100kΩ。

5.如权利要求1-3之一所述的自适应蓄电池充电装置，其特征在于：所述第一比较器的输出端通过第九电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第二比较器的输出端通过第十电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第三比较器的输出端通过第十一电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第四比较器的输出端通过第十二电阻连接至5V稳压模块的电压输出端，第五比较器的输出端通过第十三电阻连接至5V稳压模块的电压输出端。

6.如权利要求1-3之一所述的自适应蓄电池充电装置，其特征在于：所述第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第五比较器均采用芯片LM393P。