CN2140582Y - 自动充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动充电装置。该装置 的控制电路是由一片555时基集成电路与少量分立 元件构成的无稳态多谐振荡器，由它控制恒流充电电 路为蓄电池作间歇恒流充电；该装置的电压检测电路 由选通开关和分压检测放大电路构成，实现对蓄电池 开路电压的检测；该装置的短路保护电路仅由一个二 极管组成。该装置可以为多种蓄电池充电，能够实现 自动检测，自动充停，自动保护。

Description

本实用新型属于自动充电装置，尤其涉及对蓄电池电压检测控制的恒流自动充电装置。

根据蓄电池在其被充满前后电压明显变化的特性而设计的恒流自动充电装置通常包括：直流稳压电源，控制电路，恒流充电电路，电压检测电路等几个部分，线路一般比较复杂。中国实用新型专利《镉镍电池自动充电装置》（CN2040280U）公布了一种根据555时基集成电路工作原理设计的自动充电装置，使实现恒流自动充电的线路大大简化。然而，考虑到蓄电池充原理及电压特性（参见《蓄电池》人民邮电出版社1991年7月第一版）和555时基集成电路工作原理及主要参数（参见《555定时器原理及实用电路集锦》天津大学出版社1989年12月第一版），发现该充电装置仍存在下述缺陷：

一.由于该充电装置以555时基集成电路构成RS触发器控制充电或停止，因而尽管在电压检测电路中并联了抗干扰电容，其抗干扰性能仍然较差，一旦受到外部电路的瞬间扰动而出现误触发停充，则不能自动恢复正常充电状态，必须靠手动再次启动该装置。这将无法保证蓄电池自动可靠地充满。

二.蓄电池在充电时（尤其在充电后期）受充电极化电压影响，故以检测蓄电池开路电压确定是否充满较为合理。然而，也是由于上述原因所限该充电装置无法检测蓄电池开路电压，这对于准确判定蓄电池是否充满也有影响。

三.注意到该充电装置未充分利用555时基集成电路已有的复位功能，导致短路保护电路结构复杂。

本实用新型的目的在于，设计一种自动充电装置，它能够准确地检测蓄电池开路电压以判断蓄电池充电状态，并自动控制充电或停止。该装置具有防止输出短路或电池极性反接的保护功能，使之无需另外启动，只要正确连接蓄电池即可自动可靠地充满。

为了实现上述目标，本实用新型采用以下技术方案：

该装置包括：带充电电极的外壳，直流稳压电源［1］，控制电路［2］，恒流充电电路［3］，电压检测电路［4］，短路保护电路［5］，充电指示电路［6］；其特征在于：

所述控制电路［2］是由一片555时基集成电路与少量分立元件构成的无稳态多谐振荡器，它的输出端与恒流充电电路［3］，电压检测电路［4］和充电指示电路［6］连接，它的复位端与电压检测电路［4］和短路保护电路［5］连接；

所述电压检测电路［4］是一个带选通开关的电压检测电路，它由一个选通开关与一个分压检测放大电路串联构成，它的输入端与恒流充电电路［3］的输出端和短路保护电路［5］的输入端连接，它的输出端与控制电路［2］复位端和短路保护电路［5］的输出端连接，它的控制端与控制电路［2］的输出端和恒流充电电路［3］的输入端连接；

所述短路保护电路［5］由一个二极管D组成，它的输出端与控制电路［2］和电压检测电路［4］的输出端连接，它的输入端与恒流充电电路［3］和电压检测电路［4］的输入端连接。

本实用新型的优点在于：由于控制电路以555时基集成电路与少量分立元件构成无稳态多谐振荡器形式，控制间歇恒流充电；在电压检测电路中加入了选通开关，并直接控制555时基集成电路的复位端电压，从而实现了在充电间歇时对蓄电池开路电压的检测；再加上短路保护电路的作用，使本自动充电装置能够实现自动检测，自动充停，自动保护。本自动充电装置可以为多种蓄电池充电，具有线路简单，成本低廉，工作可靠，抗干扰性能好，适用范围广的优点。

下面结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。

图1为本自动充电装置电原理框图。

图2为本自动充电装置实施例电路图。

图3为本自动充电装置间歇恒流波形图。

在图1所示电路原理图中，由直流稳压电源［1］为本自动充电电路供电。控制电路［2］产生定占空比方波信号，分别控制恒流充电电路［3］和电压检测电路［4］。电压检测电路［4］对蓄电池电压分压放大后形成蓄电池电压信号，再将此信号馈送至控制电路［2］。当方波信号处在高电平时，打开恒流充电电路［3］为蓄电池［E］充电，同时关闭电压检测电路［4］，阻断蓄电池电压信号送往控制电路［2］，保证电路充电时不接收蓄电池电压信号；当方波信号处在低电平时，关闭恒流充电电路［3］停止为蓄电池［E］充电，同时打开电压检测电路［4］，允许蓄电池电压信号送往控制电路［2］，保证电路停充时接收蓄电池电压信号。由于在电路停充时蓄电池［E］可以近似视为开路，从而实现在充电间歇时对蓄电池开路电压的检测。当充电未使蓄电池［E］开路电压达到预定充满值时，间歇充电重复进行（参见图3），直到蓄电池［E］的开路电压达到预定充满值，导致控制电路［2］复位，关闭恒流充电电路［3］，停止为蓄电池［E］充电。

短路保护电路［5］可在恒流输出端短路或蓄电池极性反接时，直接导致控制电路［2］复位，使恒流充电电路［3］关闭，停止恒流输出，从而起到对电路的保护作用。

充电指示电路［6］受控制电路［2］控制指示充电或停止。

图2示出了本自动充电装置实施例电路结构。

IC（555时基集成电路）外接R1，R2和C组成一个无稳态多谐振荡器，它在本装置中作为控制电路［2］产生定占空比方波信号。在给定C的参数值后，根据充电时间和电压检测时间的需要，选择R1和R2的阻值，可以确定从IC输出端3脚输出的方波信号的适当占空比。与一般由555时基集成电路构成的无稳态多谐振荡器的不同之处在于，本振荡器的IC复位端4脚被用来接收电压检测信号的控制，当电压检测信号达到IC复位端4脚的复位电压值时，可以使IC复位而停止输出定占空比方波信号。应当指出的是以555时基集成电路与少量分立元件组成的无稳态多谐振荡器还可以是其它形式（参见《555定时器原理及实用电路集锦》）。

R8，R9和BG3构成恒流充电电路［3］。其中R8与IC输出端3脚连接，受IC输出的定占空比方波信号控制，在该方波信号为高电平时，BG3饱合导通为与之连接的蓄电池［E］充电；在该方波信号为低电平时，BG3截止，停止给蓄电池［E］充电。因本电路由直流稳压电源［1］供电，且蓄电池［E］在充电前后电压变化与电源电压相比可以忽略，故在BG3饱合导通时，输出电流基本上是一个与R9阻值相关的恒流，从而实现可控间歇恒流输出（其波形见图3）。需要指出的是：根据555时基集成电路的设计参数，当所需充电电流在200mA以下时恒流充电电路［3］可以用一个限流电阻和一个整流二极管串联直接与IC输出端3脚连接组成，这样能使电路更加简单。

R4，R5，R6，R7，W，BG1和BG2组成电压检测电路［4］。其中R5和跨接在蓄电池［E］两端的R7，W与BG2构成一个分压检测放大电路。调节W可以预定被检测蓄电池电压的充满值，以适合不同电池的充满电压值或多节电池串联的电压值。在该电路的输出端BG2集电极和R5之间加入了一个由R4和BG1构成的选通开关。R4的一端与IC输出端3脚连接，受IC输出的定占空比方波信号控制。在该方波信号为高电平时，BG1截止，阻断电压检测信号输出；在该方波信号为低电平时，BG1饱合导通，允许电压检测信号输出。从而可以实现在充电间歇时对蓄电池［E］的开路电压的检测。当蓄电池［E］未被充满，电压检测信号未达到IC复位值时，本充电装置继续间歇充电；当蓄电池［E］被充满，电压检测信号达到IC复位电压时，IC复位，本电路停止间歇恒流充电。

短路保护电路由D组成（该二极管应选用锗管，以保证导通时管压降低于0.5V），其正端与IC复位端4脚连接，其负端与BG3的发射极连接。当因蓄电池［E］失效，反接或意外引起恒流输出端短路时，D可将短路信号直接送至IC复位端4脚，导致IC复位，使BG3截止，停止间歇恒流输出，从而达到短路保护的目的。

R3和LED串联组成充电指示电路［6］与IC输出端3脚连接，受充电控制电路［2］输出的定占空比方波信号控制。当该方波为高电平时，LED发光指示充电；当该方波信号为低电平时，LED不发光指示停充。

Claims (1)

1、一种自动充电装置，该装置包括：带充电电极的外壳，直流稳压电源[1]，控制电路[2]，恒流充电电路[3]，电压检测电路[4]，短路保护电路[5]，充电指示电路[6]；其特征在于：

所述控制电路[2]是由一片555时基集成电路与少量分立元件构成的无稳态多谐振荡器，它的输出端与恒流充电电路[3]，电压检测电路[4]和充电指示电路[6]连接，它的复位端与电压检测电路[4]和短路保护电路[5]连接；

所述电压检测电路[4]是一个带选通开关的电压检测电路，它由一个选通开关与一个分压检测放大电路串联构成，它的输入端与恒流充电电路[3]的输出端和短路保护电路[5]的输入端连接，它的输出端与控制电路[2]的复位端和短路保护电路[5]的输出端连接，它的控制端与控制电路[2]的输出端和恒流充电电路[3]的输入端连接；

所述短路保护电路[5]由一个二极管D组成，它的输出端与控制电路[2]和电压检测电路[4]的输出端连接，它的输入端与恒流充电电路[3]和电压检测电路[4]的输入端连接。

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