CN206517119U - 一种12v铅酸蓄电池充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种12V铅酸蓄电池充电器,是由外壳、电路组件、液晶显示屏、按键、开关、充电线及充电夹子组成,液晶显示屏、按键、开关、充电线及充电夹子分别设置在外壳上,电路组件设置在外壳内部,电路组件负责实现电能变换和充电过程的控制,输入通过三孔插头接线与电网连接,输出与外部充电线连接,充电线末端采用夹子,可以与铅酸电池电极固定,液晶显示屏用于实时显示充电过程的电量、电压、电流等信息以及充电模式的选择、充电过程的状态等内容,按键用于设置充电模式,开关用于控制充电器的工作和关断,本实用新型具有短路、过压保护功能,且具有便携、具有PFC校正功能、充电过程可调节、功能齐全、成本低等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力、电子领域,特别涉及一种12V铅酸蓄电池充电器。
背景技术
铅酸蓄电池目前广泛使用于电动汽车、电瓶车以及电动玩具等领域中,是市面上最常见的一种蓄电池,针对铅酸蓄电池的充电器的设计也层出不穷。随着应用领域的不断拓广,对于充电的要求也越来越高。人们不断提出新的充电方式,以减小对充电器和蓄电池的损害,延长其使用寿命。目前最常见的充电方式是三段式充电;另外,脉冲充电、正负脉冲充电等充电方式虽然仍处于研究阶段,但是市面上已经可以见到相关的充电器。
现有充电器如果充电速度较快,往往容易充坏电池,减少电池寿命,这个问题一直伴随着充电技术的发展,脉冲充电已经证明可以提高充电的速度,当前,采用正负脉冲充电的充电器并不多,而且,不少充电器没有加PFC校正,充电过程可人为设置以及充电状态的实时显示并不是很多,即使具有这些功能一般成本也比较高。
发明内容
本实用新型的目的在于解决上述问题,而提供一种12V铅酸蓄电池充电器,本实用新型不仅具有短路、过压、反极性保护,而且结构简单,安全可靠,可手动调节充电电流,充电速度快,综合性能比较高,成本较低。
本实用新型包括外壳,所述外壳前面中间位置内镶嵌有液晶显示屏,液晶显示屏下端具有数个按键和两个插孔,后端具有开关和通风散热口,在开关下端连接有三插头接线,其特征在于:外壳内部具有电路组件,前端两个插孔分别连接有充电线,充电线前端具有充电夹子,两个充电夹子分别与铅酸电池两个电极连接;
所述外壳为矩形塑料壳体;
所述按键数量为四;
所述电路组件包括EMI电路、PFC电路、反激电路及其驱动电路、充放电电路及其驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、反馈电路、单片机和风扇,三插头接线连接EMI电路,EMI电路后接PFC电路, PFC电路的输出端接反激电路,反激电路的输出端接充放电电路,充放电电路的输出端通过导线接插孔,电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路分别连接单片机,单片机一个输出管脚接反馈电路,反馈电路输出接反激电路的驱动电路,单片机的两个输出管脚分别连接充放电电路的两个驱动电路,充放电电路的两个驱动电路分别连接充放电回路中的两个MOS管的门极,液晶显示屏和按键分别与单片机通过导线连接;
所述充放电电路包括充电电路和放电电路;
所述反馈电路包括:型号为DAC0832的芯片U4,芯片U4的1引脚和2 引脚接单片机,芯片U4的4-7和13-16引脚接单片机的输出引脚,芯片U4 的输出接运放芯片U5,芯片U5的输出接运放芯片U6,芯片U5、芯片U6 型号为LM358,芯片U6的输出通过电阻R23接芯片U3的参考端,芯片U3 型号为TL431,芯片U3与光耦U2串联,光耦U2为光耦PC817,光耦U2 的COMP端接反激电路的驱动芯片UC3842的1脚。
本实用新型的工作原理和过程:
本实用新型采用正负脉冲充电方式,是由外壳、电路组件、液晶显示屏、通风散热口、按键、开关、充电线及充电夹子组成;
外壳为矩形塑料壳体,用于固定、保护与屏蔽;所述壳体后面的左边位置留有散热通风孔;所述壳体前面中间位置内嵌装有液晶显示屏,用于实时显示充电过程的中电池的电量、电压、充电电流等信息以及充电模式的选择、充电过程的状态等内容;液晶下方有4个按键,从左到右功能分别为增大充电电流、减小充电电流、确认和复位;按键下方是充电线插孔,接带夹子的充电线;所述壳体后面右边位置有一个开关,可以开通和关断充电器;所述壳体后面有三插头接线。
电路组件的电路采用反激拓扑结构,通过三插头接线从电网接入220V交流电,首先经过EMI电路,然后经过PFC电路,PFC电路包括整流桥和Boost 升压电路,然后经过反激电路,反激电路经整流后的输出采用两级低ESR电阻的电容滤波,得到纹波较小的直流电,然后接充放电回路,充放电回路包括一个充电回路,含有一个PMOS管,一个放电回路,含有一个NMOS管,通过充电回路中的MOS管把反激电路的直流输出切成脉冲给蓄电池充电,通过控制放电回路的MOS管使放电脉冲电流通过小电阻释放能量,由单片机输出控制信号控制这两个MOS管的开断。检测、反馈、控制和保护电路都连接单片机,由单片机实现对充电过程的监测和控制、液晶屏的显示以及外部按键设置,保护电路是单片机输出连接光耦,隔离控制三极管的开断,该三极管串入反激电路驱动芯片UC3842的时钟振荡回路,通过关闭该三极管把振荡回路断开,关断UC3842,使电路迅速关断,从而保护电路。反激电路开关频率设置为100kHz,高频变压器采用三明治绕法,减小漏感,提高EMC特性,开关管和整流二极管加散热片且位置设在靠近通风散热孔5附近,旁边安装有风扇,由单片机控制,温度超过60度即打开风扇,且温度越高,风扇转速越快,实现快速散热。
本实用新型的有益效果:
本实用新型采用了正负脉冲充电方式,相对提高了充电速率,增加了PFC 电路校正、EMI电路防护,提高了产品性能,使用者可以通过按键手动调节充电电流大小,既具有常规充电作用,又可以根据使用者自身情况适当提高充电电流,加快充电速度,且成本较低。
附图说明
图1是本实用新型的主视图。
图2是本实用新型的后视图。
图3是本实用新型的部分结构示意图。
图4是本实用新型的工作原理示意图。
图5是本实用新型的反激电路原理图。
图6是本实用新型的充放电电路原理图。
图7是本实用新型的反馈电路原理图。
具体实施方式
请参阅图1、图2、图3、图4所示,本实用新型包括外壳1,外壳1前面中间位置内镶嵌有液晶显示屏2,液晶显示屏2下端具有数个按键3和两个插孔6,后端具有开关4和通风散热口5,在开关4下端连接有三插头接线7,其特征在于:外壳1内部具有电路组件10,前端两个插孔6分别连接有充电线9,充电线9前端具有充电夹子8,两个充电夹子8分别与铅酸电池两个电极连接;
所述外壳1为矩形塑料壳体;
所述按键3数量为四;
所述电路组件10包括EMI电路、PFC电路、反激电路及其驱动电路、充放电电路及其驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、反馈电路、单片机和风扇。单片机与电压、电流、温度检测电路、反馈电路、风扇连接,液晶显示屏、按键与单片机通过导线连接。
本实用新型的工作原理和过程:
三插头接线7与220V市电接通,开关4控制充电器是否工作,打开开关 4后,单片机上电工作,液晶显示屏2显示初始信息,单片机检测负载情况,当判定电池已经接上且极性正确时,会根据测得的电压自动判断电池所处状态,然后进入预定充电程序,按键3数量为四,从左到右功能分别为增大充电电流、减小充电电流、确认和复位,按键3调节电流为有级调节,对于增大充电电流的按键,每按一次键,可将充电电流提高0.5A,最低输出充电电流0.5A,最高输出充电电流10A,对于减小充电电流按键,每按一次键,可将充电电流减小0.5A,最低输出充电电流0.5A,最高输出充电电流10A,按下确认按键使当前设置充电电流有效,按下复位按钮,则按默认充电电流充电,当检测充电器温度达到60摄氏度,风扇自动启动给电路散热,温度越高,风扇转速越快,如果发生短路或过压,由单片机启动应急程序,立即切断充电器输出,直到检测到故障消除,充电过程中可以随时断开电池,单片机也会控制输出立即停止;
参阅图2、图5、图6所示,主电路采用反激电路,反激电路驱动芯片 U1型号为UC3842,UC3842的1脚接光耦反馈信号,2脚直接接地,6脚经过电阻R13接MOS管的门极。为减小电磁干扰,以及提高充电器的功率因数,在反激电路的前端还有EMI电路和PFC电路,从电网直接取的电先接EMI 电路,然后接PFC电路,PFC电路的输出接反激电路的输入;单片机的两个输出管脚分别输出控制信号,接由三极管组成的两个驱动电路,这两个驱动电路分别控制充放电回路中两个MOS管的开断,这两个MOS管一个控制充电,一个控制放电,这样,单片机就控制了充放电回路,从而实现正脉冲充电和负脉冲放电,放电回路中串联一个小阻值的电阻R3,用于吸收放电能量。
电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、反馈电路具体包括,电压检测通过在电池两端并联两个串联的高精度电阻R24、电阻R25取样实现,取样信号从电阻R24、电阻R25中间取出,经过精密运放AD620放大,送给单片机,得到电池电压信息,电流检测采用电流传感器ACS712,传感器信号经过精密运放AD620放大,然后送给单片机,得到充电电流信息,温度检测通过从串联的热敏电阻和普通电阻中间取样电压信号,然后送给单片机,得到温度信息,单片机内部含有模数转换器,把检测模拟信号转化成数字信号进行处理,根据得到的信息判断充电状态,然后,单片机的输出反馈信号引脚接型号为DAC0832的芯片U4,然后接两级运放芯片U4、芯片U5,芯片 U4、芯片U5型号都是LM358,把电流信号转化成电压信号,芯片U5的输出电压信号经过电阻R23,送到芯片U3的参考端,芯片U3型号为TL431,电压信号可调范围为0到2.5V,通过改变芯片U3的参考端电压来改变反馈量,芯片U3和光耦U2串联使用,光耦U2为光耦PC817,光耦U2隔离输出信号送给驱动芯片U1的1脚,进而控制前端开关管,从而使输出达到预定值,这样可以控制反激电路实现0到16V输出范围;
充电采用正负脉冲的方式,过程分为4个阶段,为了保护电池和充电器,充电器开始投入工作后,以小电流缓慢充电,称为预充电,当检测电池电压达到一定值以后,程序转入大电流正负脉冲充电,正脉冲平均宽度900毫秒,负脉冲平均宽度20毫秒,正负脉冲交替充电过程中,各有40毫秒的间隔,负脉冲的幅值约为正脉冲的1.5倍,这个过程大约完成电池85%以上的充电量,通过按键可以人为设置充电的电流大小,随后,充电器进入第三阶段,充电方式和第二阶段相似,但是电流幅度减小,以较小电流充电,这个过程称为补足充电,补足充电结束,电池电量接近充满,最后进入涓流充电,充电器输出很小电流,液晶显示充电完成,整个充电的过程,单片机要根据检测的电池电压,通过程序判断电池的电量,以百分比的形式显示在液晶屏上。
Claims (1)
1.一种12V铅酸蓄电池充电器,包括外壳(1),所述外壳(1)前面中间位置内镶嵌有液晶显示屏(2),液晶显示屏(2)下端具有数个按键(3)和两个插孔(6),后端具有开关(4)和通风散热口(5),在开关(4)下端连接有三插头接线(7),其特征在于:外壳(1)内部具有电路组件(10),前端两个插孔(6)分别连接有充电线(9),充电线(9)前端具有充电夹子(8),两个充电夹子(8)分别与铅酸电池两个电极连接;
所述外壳(1)为矩形塑料壳体;
所述按键(3)数量为四;
所述电路组件(10)包括EMI电路、PFC电路、反激电路及其驱动电路、充放电电路及其驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、反馈电路、单片机和风扇,三插头接线(7)连接EMI电路,EMI电路后端接PFC电路,PFC电路的输出端接反激电路,反激电路的输出端接充放电电路,充放电电路的输出端通过导线接插孔(6),电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路分别连接单片机,单片机一个输出管脚接反馈电路,反馈电路输出接反激电路的驱动电路,单片机的两个输出管脚分别连接充放电电路的两个驱动电路,充放电电路的两个驱动电路分别连接充放电回路中的两个MOS管的门极,液晶显示屏(2)和按键(3)分别与单片机通过导线连接;
所述充放电电路包括充电电路和放电电路;
所述反馈电路包括:型号为DAC0832的芯片U4,芯片U4的1引脚和2引脚接单片机,芯片U4的4-7和13-16引脚接单片机的输出引脚,芯片U4的输出接运放芯片U5,芯片U5的输出接运放芯片U6,芯片U5、芯片U6型号为LM358,芯片U6的输出通过电阻R23接芯片U3的参考端,芯片U3 型号为TL431,芯片U3与光耦U2串联,光耦U2为光耦PC817,光耦U2的COMP端接反激电路的驱动芯片UC3842的1脚。
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