CN204732905U - 一种交直流两用智能充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种交直流两用智能充电器，包括高精度恒流源，高精度恒流源的输入端分别与DC/DC直流变换器和AC/DC适配器连接，DC/DC直流变换器和AC/DC适配器与高精度恒流源之间均正向导通连接有二极管D1、D2，DC/DC直流变换器和二极管D2输入端之间还依次串联有三极管Q1和电阻R1，高精度恒流源的输出端与单片机连接，本实用新型解决了现有技术中存在的交直流充电器使用受限的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于电子信息技术领域，具体涉及一种交直流两用智能充电器。
背景技术
人们随着野外活动的增加，需要交直流两用充电器，很多情况下由于携带不便或者电压等条件限制，很难满足人们既可以使用直流又可以使用交流充电的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种交直流两用智能充电器，解决了现有技术中存在的交直流充电器使用受限的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种交直流两用智能充电器，包括高精度恒流源，高精度恒流源的输入端分别与DC/DC直流变换器和AC/DC适配器连接，DC/DC直流变换器和AC/DC适配器与高精度恒流源之间均正向导通连接有二极管D1、D2，DC/DC直流变换器和二极管D2输入端之间还依次串联有三极管Q1和电阻R1，三极管Q1的集电极与DC/DC直流变换器连接，三极管Q1的基极与电阻R1连接，三极管Q1的发射极连接至结点A1，三极管Q1的基极与电阻R1之间还并联有电阻R2，电阻R2连接至结点A2，二极管D2的正向输出端还连接至芯片U1的输入端，芯片U1的输入端和输出端均连接电容C20和C21后连接至芯片U1的接地端，高精度恒流源的输出端与单片机连接，高精度恒流源的输出端与单片机之间依次串联有电阻R19、电阻R18、三极管Q2和电阻R17，三极管Q2的基极与电阻R17连接，三极管Q2的集电极与电阻R18连接，三极管Q2的发射极连接至结点A7，高精度恒流源的输出端与电阻R19之间连接有第一mos管，单片机11引脚一路依次串联有电阻R22和电阻R20，另一路连接电容C25后连接至结点A3，电阻R20和电阻R22之间还并联电容C27和电阻R21后连接至地，电阻R20与电阻R19之间连接有第二mos管，第一mos管和第二mos管按电流流向相对设置，高精度恒流源的输出端与第一mos管之间还连接有电阻R15后连接至地，电阻R20与第二mos管连接结点处还连接电源正极，单片机的13、14引脚之间串联电容C26后连接至结点A4，单片机1、4引脚之间串联电阻R16后串联电容C23连接至结点A5，单片机1引脚与电阻R16之间还并联电容C22后连接至结点A6，单片机的1引脚同时还与U1的输出端连接，结点A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7共地。
本实用新型的特点还在于，
单片机型号为ATiny44。
三极管Q1和三极管Q2均为NPN型三极管。
芯片U1的型号为78L05。
单片机的电源端还连接有电量显示电路。
电量显示电路具体结构包括连接在所述单片机电源端的4组发光二级管LED1、LED2、LED3、LED4，所述4组发光二级管LED1、LED2、LED3、LED4正向导通端依次连接至单片机4、5、6、7引脚。
高精度恒流源内部具体电路结构为：包括运算放大器U3A，运算放大器U3A的电源端与所述二极管D1的输出端连接，运算放大器U3A的电源端与二极管D1的输出端之间并联电容C14后连接至结点A8，运算放大器U3A的正极输入端与运算放大器U3B的输出端连接，运算放大器U3A的正极输入端与运算放大器U3B的输出端之间还串联有电阻R10，运算放大器U3A的正极输入端与电阻R10之间还分别并联有电阻R11和电容C18后连接至地，运算放大器U3A的负极输入端与输出端之间依次串联有电容C19和电阻R12，运算放大器U3A的负极输入端还通过电阻R4与电容C3、二极管U2并联后连接至结点A9，二极管U2的正向输出端串联电阻R3后与运算放大器U3A的电源端连接，运算放大器U3A的输出端通过电阻R13与电阻R14、第三mos管Q4并联后连接至运算放大器U3A的电源端，运算放大器U3B的正极输入端一路通过电阻R5与运算放大器U3A的电源端连接，另一路与电阻R6、电容C15并联后连接至地，运算放大器U3B的负极输入端与输出端之间分别并联有电阻R9和电容C17，运算放大器U3B的负极输入端还通过电阻R7连接至运算放大器U3A的电源端，电阻R5和电阻R7之间还串联有电阻R0，运算放大器U3B的负极输入端还分别与电阻R8、电容C16并联后连接至地，结点A8、A9共地。
运算放大器U3A和运算放大器U3B的型号为LM258。
本实用新型的有益效果是，一种交直流两用智能充电器，通过将高精度恒流源的输入端分别与DC/DC直流变换器和AC/DC适配器连接，DC/DC直流变换器和AC/DC适配器与高精度恒流源之间均正向导通连接有二极管D1、D2，实现交直流的适时切换。
附图说明
图1是本实用新型一种交直流两用智能充电器的结构示意框图；
图2是本实用新型一种交直流两用智能充电器中高精度恒流源内部具体电路图；
图3是本实用新型一种交直流两用智能充电器的完整电路图。
图中，1.DC/DC直流变换器，2.高精度恒流源，3.AC/DC适配器，4.单片机，5.第一mos管，6.第二mos管，7.电量显示电路，8.第三mos管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型一种交直流两用智能充电器，如图1、图3所示，包括高精度恒流源2，高精度恒流源2的输入端分别与DC/DC直流变换器1和AC/DC适配器3连接，DC/DC直流变换器1和AC/DC适配器3与高精度恒流源2之间均正向导通连接有二极管D1、D2，DC/DC直流变换器1和二极管D2输入端之间还依次串联有三极管Q1和电阻R1，三极管Q1的集电极与DC/DC直流变换器连接，三极管Q1的基极与电阻R1连接，三极管Q1的发射极连接至结点A1，三极管Q1的基极与电阻R1之间还并联有电阻R2，电阻R2连接至结点A2，二极管D2的正向输出端还连接至U1的输入端，U1的输入端和输出端均连接电容C20和电容C21后连接至U1的接地端，U1的型号为78L05，高精度恒流源2的输出端与单片机4连接，本设计中所用单片机型号为ATiny4，高精度恒流源2的输出端与单片机4之间依次串联有电阻R19、电阻R18、三极管Q2和电阻R17，三极管Q2的基极与电阻R17连接，三极管Q2的集电极与电阻R18连接，三极管Q2的发射极连接至结点A7，三极管Q1和三极管Q2均为NPN型三极管，高精度恒流源2的输出端与电阻R19之间连接有第一mos管5，单片机4的11引脚一路依次串联有电阻R22和电阻R20，另一路连接电容C25后连接至结点A3，电阻R20和电阻R22之间还并联电容C27和电阻R21后连接至地，电阻R20与电阻R19之间连接有第二mos管6，第一mos管5和第二mos管6按电流流向相对设置，高精度恒流源2的输出端与第一mos管5之间还连接有电阻R15后连接至地，电阻R20与第二mos管6连接结点处还连接电源正极，单片机4的13、14引脚之间串联电容C26后连接至结点A4，单片机4的1、4引脚之间串联电阻R16后串联电容C23连接至结点A5，单片机4的1引脚与电阻R16之间还并联电容C22后连接至结点A6，单片机4的1引脚同时还与U1的输出端连接，结点A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7共地，单片机4的电源端还连接有电量显示电路7，电量显示电路7具体结构包括连接在单片机4电源端的4组发光二级管LED1、LED2、LED3、LED4，所述4组发光二级管LED1、LED2、LED3、LED4正向导通端依次连接至单片机4、5、6、7引脚。
本设计中，如图2所示，高精度恒流源内部具体电路结构为：包括运算放大器U3A，运算放大器U3A的电源端与所述二极管D1的输出端连接，运算放大器U3A的电源端与二极管D1的输出端之间并联电容C14后连接至结点A8，运算放大器U3A的正极输入端与运算放大器U3B的输出端连接，运算放大器U3A的正极输入端与运算放大器U3B的输出端之间还串联有电阻R10，运算放大器U3A的正极输入端与电阻R10之间还分别并联有电阻R11和电容C18后连接至地，运算放大器U3A的负极输入端与输出端之间依次串联有电容C19和电阻R12，运算放大器U3A的负极输入端还通过电阻R4与电容C3、二极管U2并联后连接至结点A9，二极管U2的正向输出端串联电阻R3后与运算放大器U3A的电源端连接，运算放大器U3A的输出端通过电阻R13与电阻R14、第三mos管9并联后连接至运算放大器U3A的电源端，运算放大器U3B的正极输入端一路通过电阻R5与运算放大器U3A的电源端连接，另一路与电阻R6、电容C15并联后连接至地，运算放大器U3B的负极输入端与输出端之间分别并联有电阻R9和电容C17，运算放大器U3B的负极输入端还通过电阻R7连接至运算放大器U3A的电源端，电阻R5和电阻R7之间还串联有电阻R0，运算放大器U3B的负极输入端还分别与电阻R8、电容C16并联后连接至地，结点A8、A9共地，运算放大器U3A和运算放大器U3B的型号为LM258。
本实用新型一种交直流两用智能充电器的功能说明：
1、交直流切换功能：
当交流220V电源加电，外接直流电源不接时，AC/DC适配器3输出的直流电压Vca通过二极管D2给电池充电，电量显示电路7中指示灯LED1(红色)亮；当交流220V电源不接，外接直流电源加电时，DC/DC直流变换器1输出的直流电压Vcd通过二极管D1给电池充电，电量显示电路7中指示灯LED2(绿色)亮；当交流220V电源和外接直流电源同时加电时，三极管Q1饱和，DC/DC直流变换器1输出关闭，AC/DC适配器2输出的直流电压Vca通过二极管D2给电池充电，电量显示电路7中指示灯LED1(红色)亮，实现了交流充电优先的目的。
2、充电功能：
先连接好电源输入电缆，再用输出电缆连接好输出插座与电池组，接通电源，电量显示电路7中4组发光二级管LED1、LED2、LED3、LED4依次以25％、50％、75％、100％的电量显示发亮，指示充电输出的电压大小，当4组发光二级管LED1、LED2、LED3、LED4全部显示绿色恒亮时，表示电池组已经充饱，此时可以取掉电池组，当打开电源开关无电池组接入时，充电指示灯不亮。
3、技术要求：
3.1电性能指标(例8.4V/1.2Ah)：
3.1.1输入电压：交流时85V～265V 50HZ，直流时9V～36V；
3.1.2充电最大电流：≤1.2A±0.2A；
3.1.3充电恒定电流：1.0A±0.2A；
3.1.4充电最高电压 ≤8.45V；
3.1.5电池组充足最低电压 ≥8.32V；
3.1.6电池组充足时间(1.2Ah电池组) ≤1h；
3.1.7指示灯要求：接通电源，如果输出端不接电池，则充电指示灯不亮，如果输出端接有电池，则开始给电池充电，充电过程中4组发光二级管LED1、LED2、LED3、LED4依次发亮，当充电达到电池容量95％以上时，第四只充电指示灯LED4闪亮，电池充满后四只充电指示灯恒亮。
4、充电电路工作过程：
(1)、开机后，首先由切换电路判断是否交直流同时供电，当交直流同时供电时，三极管Q1饱和，二极管LED1红灯亮，AC/DC适配器3输出有效，通过U1产生+5V电压给单片机4供电，单片机4的CPU开始工作，U1的型号为78L05；
(2)、单片机4的CPU通过其11脚所接电阻R22检测来确定充电器的工作状态，如果该点电压为低电平，则判断系统为无电池状态，此时单片机4的3脚输出为低电压，三极管Q2截止，第二mos管6截止，恒流源无输出；
(3)、如果该点电压为某高电平，则判断系统为接入电池状态，此时单片机4的3脚输出为高电压，二极管Q2饱和导通，第一mos管5、第二mos管6导通，恒流源输出开始充电，根据所采样到的电池的充电电压和充电电流，分别执行恒流、恒压、涓流充电的操作程序进行充电，如果电池处于过放状态，则系统先执行激活充电，然后再进行恒流、恒压、涓流充电，并且在充电过程中，如果电池出现故障，出现电池过压、以及过流的现象，则单片机4自动关断充电输出，同时输出告警指示；
(4)、如果该点电压为设定的最高电平，则判断电池为充满状态，此时单片机4的3脚输出为低电压，二极管Q2截止，第一mos管5、第二mos管6截止，恒流源无输出终止充电，第一mos管5防止电池反接。
本实用新型交直流两用智能充电器不仅适用于外接交流220V电源，也适用于外接直流电源(车载电池、锂电池、太阳能电池等)，是为野外活动提供的理想充电器，可以给8.4V/1.2Ah、16.8V/2Ah等的Li-ion电池组充电。充电检测可靠，充电容量大；具有可靠的过、欠压以及过流保护功能。该交直流充电器外型美观大方，使用操作简单，性能安全可靠。该充电器的研制成功，对于野外作业、单兵作战具有十分重要的意义，本项目所形成的成果是一项共性技术，也可用于其他领域，如抗震救灾、消防安全、地质勘探、军用产品等。因此，随着本项目的技术移植和推广应用，将对消防安全，对操作人身的损害、提高劳动生产率带来良好的社会和经济效益。
本实用新型一种交直流两用智能充电器，实现交直流切换供电，根据要求，结合锂电池的特性，提供预充、恒流充电、恒压充电、涓流充电、电池故障检测保护告警等功能，及SMT工艺技术等，具有防水、防盐雾、防尘等功能，方便了用户的使用。
Claims (5)
1.一种交直流两用智能充电器，其特征在于，包括高精度恒流源(2)，所述高精度恒流源(2)的输入端分别与DC/DC直流变换器(1)和AC/DC适配器(3)连接，DC/DC直流变换器(1)和AC/DC适配器(3)与高精度恒流源(2)之间均正向导通连接有二极管D1、二极管D2，DC/DC直流变换器(1)和二极管D2输入端之间还依次串联有三极管Q1和电阻R1，所述三极管Q1的集电极与DC/DC直流变换器连接，三极管Q1的基极与电阻R1连接，三极管Q1的发射极连接至结点A1，三极管Q1的基极与电阻R1之间还并联有电阻R2，电阻R2连接至结点A2，所述二极管D2的正向输出端还连接至芯片U1的输入端，芯片U1的型号为78L05，所述芯片U1的输入端和输出端均连接电容C20和电容C21后连接至芯片U1的接地端，所述高精度恒流源(2)的输出端与单片机(4)连接，单片机(4)型号为ATiny44，高精度恒流源(2)的输出端与单片机(4)之间依次串联有电阻R19、电阻R18、三极管Q2和电阻R17，三极管Q2的基极与电阻R17连接，三极管Q2的集电极与电阻R18连接，三极管Q2的发射极连接至结点A7，所述高精度恒流源(2)的输出端与电阻R19之间连接有第一mos管(5)，所述单片机(4)的11引脚一路依次串联有电阻R22和电阻R20，另一路连接电容C25后连接至结点A3，所述电阻R20和电阻R22之间还并联电容C27和电阻R21后连接至地，所述电阻R20与电阻R19之间连接有第二mos管(6)， 所述第一mos管(5)和第二mos管(6)按电流流向相对设置，所述高精度恒流源(2)的输出端与第一mos管(5)之间还连接有电阻R15后连接至地，所述电阻R20与第二mos管(6)连接结点处还连接电源正极，所述单片机(4)的13、14引脚之间串联电容C26后连接至结点A4，单片机(4)的1、4引脚之间串联电阻R16后串联电容C23连接至结点A5，单片机(4)的1引脚与电阻R16之间还并联电容C22后连接至结点A6，单片机(4)的1引脚同时还与所述芯片U1的输出端连接，所述结点A1、结点A2、结点A3、结点A4、结点A5、结点A6、结点A7共地。
2.根据权利要求1所述的一种交直流两用智能充电器，其特征在于，所述三极管Q1和三极管Q2均为NPN型三极管。
3.根据权利要求1所述的一种交直流两用智能充电器，其特征在于，所述单片机(4)的电源端还连接有电量显示电路(7)。
4.根据权利要求3所述的一种交直流两用智能充电器，其特征在于，所述电量显示电路(7)具体结构包括连接在所述单片机(4)电源端的4组发光二级管LED1、发光二级管LED2、发光二级管LED3、发光二级管LED4，所述4组发光二级管LED1、发光二级管LED2、发光二级管LED3、发光二级管LED4正向导通端依次连接至单片机(4)的4、5、6、7引脚。
5.根据权利要求1所述的一种交直流两用智能充电器，其特征在于，所述高精度恒流源(2)内部具体电路结构为：包括运算放大器U3A，运算放大器U3A的型号为LM258，运算放大器U3A的电源端 与所述二极管D1的输出端连接，运算放大器U3A的电源端与所述二极管D1的输出端之间并联电容C14后连接至结点A8，运算放大器U3A的正极输入端与运算放大器U3B的输出端连接，运算放大器U3B的型号为LM258，运算放大器U3A的正极输入端与运算放大器U3B的输出端之间还串联有电阻R10，运算放大器U3A的正极输入端与电阻R10之间还分别并联有电阻R11和电容C18后连接至地，运算放大器U3A的负极输入端与输出端之间依次串联有电容C19和电阻R12，运算放大器U3A的负极输入端还通过电阻R4与电容C3、二极管U2并联后连接至结点A9，二极管U2的正向输出端串联电阻R3后与运算放大器U3A的电源端连接，运算放大器U3A的输出端通过电阻R13与电阻R14、第三mos管(8)并联后连接至运算放大器U3A的电源端，所述运算放大器U3B的正极输入端一路通过电阻R5与运算放大器U3A的电源端连接，另一路与电阻R6、电容C15并联后连接至地，运算放大器U3B的负极输入端与输出端之间分别并联有电阻R9和电容C17，运算放大器U3B的负极输入端还通过电阻R7连接至运算放大器U3A的电源端，所述电阻R5和电阻R7之间还串联有电阻R0，所述运算放大器U3B的负极输入端还分别与电阻R8、电容C16并联后连接至地，所述结点A8、结点A9共地。
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| CN110687955A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-01-14 | 浙江嘉科电子有限公司 | 一种恒压恒流控制输出电源电路 |
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