CN2146806Y

CN2146806Y - 对讲机快速充电器

Info

Publication number: CN2146806Y
Application number: CN 92228315
Authority: CN
Inventors: 关大路; 王征
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1993-11-17
Anticipated expiration: 2002-07-17

Abstract

本实用新型属于专为对讲机、大哥大等研制的小型快速充电器。其最大充电脉冲电流2A，最快15 分钟可使镍镉电池组充满电。本装置解决了以往充电器充电时间要几小时，易产生记忆效应，充电量不饱满等问题。

本装置有变压器，稳压电路，充放电主电路，限压、过温、时间保护电路，涓流充电电路组成。在电网电压波动大时，仍可快速安全充满电。过温保护电路不受环境温度和四季变化影响，充电更安全。过压保护电路的最高电压点定得较高，充电量更饱满。

Description

本实用新型专利属于电学类。专为对讲机，大哥大等无线电话机而研制的小型快速充电仪器。

目前，对讲机、大哥大、无绳电话已普及到全国各行各业，拥有量越来越多。调查说明，所有这些无线通信机几乎都用4－8节、4号、5号镍镉电池供电。这是因为镍镉电池优点很多，其它电池不能相比。但镍镉电池充满电仅能使对讲机使用数次，所以每个无线通信机必须配备充电器。

现在市售的充电器，多采用标准恒流充电制，以连续性小电流对镍镉电池充电，需2－15小时才能充满。很不适应无线通信事业的发展。更不适应某些需要快速反应行业，如公安、武警、抢险、救灾等的要求。另外，恒定小电流充电，没有考虑到电池的可接受电流特征，充电前期电流过小，充电后期电流又浪费。充电器长时间连续工作，浪费电能、易烧坏电子元件。对于停电频繁的地方，易造成充电不足，产生“记忆效应”，使电池寿命缩短。

本实用新型的目的是要提供一种改进的对讲机快速充电器，它能使对讲机所用的可充电池，在20分钟左右充满电。解决了以往充电器充电时间太长，充电不足，等极待解决的技术问题。

理论和实践早已证明，镍镉电池可以用大电流充电，以缩短充电时间。但绝对禁止大电流过充电。因大电流过充电有爆炸危险。要实现快速充电必须作到：①及时消除电池内部的极化现象；②有完善的自动控制电路，严防过充电。在电池充满后自动停止，或改为涓流（30－50mA）充电。本实用新型专利是在大量调查和实验的基础上设计试制一种快速充电器。其主要特点为：1、采用可控硅对电池大电流脉冲充电，间歇放电去极化，实现了20分钟左右基本充满电。2、用一通用四运算放大器，实现对充放电控制。并采用电压温度双重保护使电池充电充足。若双重保护在特殊情况下未起作用、时间保护25分钟及时截止大电流充放。使电池充电绝对安全。特别是桥式热敏电阻温度保护，消除了环境温度误差，使新旧电池、四季环境下都可以充满电。3、本专利在变压器的初级增加了稳压电路在电网电压波动大的情况下，同样可以实现快速充电和多重保护。

本专利的外型如图1：1、底板 2、外壳 3、变压器 4、稳压电路 5、电池卡座 6、感测电池温升的热敏电阻 7、面板 8、充放电控制电路 9、感测环境温度的热敏电阻

本专利的电路框图如图2：

该专利的典型电路如图4：其工作原理，设计特点简述如下：

在当前电能紧张的情况下，电网电压波动很大，且主要是电压下降，最低只有150V左右。为保证快速充电和其它元件的正常工作，本专利在变压器初级增加由U₃等组成简易稳压电路。一但外电源电压低于200V，继电器动作，使初级通电绕组匝数减少，相应次级绕组仍保持合适电压。

U₁7812及周围元件为整机控制电路提供一种稳定的工作电压。

充电回路由另一独立绕组提供交流电压，可分别给6节、8节电池充电。本专利用可控硅对电池进行充电，由于电池为反电势负载，充电中电池电压逐渐升高。变压器次级电压为正弦量变动，只有当充电电压大于电池电压时才有充电电流。所以可控硅处于正向脉冲充电、间歇工作，不易发热。选用可控硅体积比三极管小得多，也不必加散热片。充电电流脉冲，由最大值2A逐渐减小到1A左右，比较符合电池的可接受电流。

U₄通用运算放大器与U₂通用四运算放大器组成振荡、控制、保护电路，使充电器体积缩小很多。U₄及其外围元件组成一个三角波发生器，从C端输出三角波，再与W₁、W₂调定的直流电平组合，加到比较器U_2－1、U_2－2的同相和反相输入端，使其分别产生控制SCR及N₂导通，截止的脉冲。以完成充电——停止——放电——停止——充电的周期性充放电过程。U_2－1输出低电平时，N₁截止，SCR导通进行充电过程。U_2－1输出高电平时N₁导通，SCR截止，停止充电。此停充间隔内，U_2－2输出正脉冲，N₂短暂导通一次，电池通过R₆短暂放电。具体波形图如图3。充电周期为3秒，停充间隔为1秒，放电周期为0.2秒。实验证明效果很好，电池发热甚微，实现了快速充电，并迅速消除极化的目的。

实验说明，快速充电时，镍镉电池的充电电压逐渐升高，快充满时电压达到最大值，再继续充电数分钟，电压变化不大。然后迅速下降。以6节电池为例，始充电压7.5V左右，逐渐升高到最高电压9.8－10.2V左右；再充电3－5分钟，充电电压在10.2V左右波动变化，然后迅速下降到9.8V以下。最高电压值因电池的使用情况，新旧程度、环境温度、生产厂家不同每节有0.1V左右的差异。因充电电压最高值会持续数分钟才开始下降。所以电池达最高电压值后的几分钟是充得饱满的过程，不是过充。电压下降的阶段，温度急增，才是过充。目前多数小型充电器都用“折点电压法”来控制充电，最高电压定得很低，如每节1.38V为限。主要担心，每个电池的最高电压点不同，怕产生过充及爆炸危险。实际充电时，电池很快达到1.38V控制电压，电量并未充满。这样的电池使用一段就产生了“记忆效应”，充电不足，缩短使用寿命。本专利采用电压、温度双重保护，可使控制电压定得高一些，如1.5V，显然使电池电量充得更足。对某些阈值电压较低的电池，若有短暂过充，由于温升在过充时急剧增加，温度保护电路立即工作，切断大电流充电，避免了电池的过热和爆炸危险。具体由U_2－3及周围元件组成电压控制电路，调节W₃可得合适的电池取样电压，R₂₂为基准电压，当电池电压超过基准时，U_2－3输出一高电位，通过D₁₂、D₈使充电电流截止。另一路通过R₁₀、R₈对N₃、N₅输出高电位，N₃导通使N₂截止，停止电池放电。N₅导通使LED₂发光，指示充电完毕。N₆导通对电池进行涓流充电。

实验也表明，快速充电时，电池的温升前期缓慢增加，平均每分钟0.3℃；快要达到电压最高点的几分钟，温升增加稍快，平均每分钟0.6℃；达电压最高点以后，温升增加极快，平均每分钟1.5℃。结合上述电压保护线路，电压切换点定高的情况，实际测出，电压自最高点下降时，电池的温升一般要超过出环境温度15℃左右。所以温度保护线路的设计是以电池温度高出环境温度12℃时发出控制信号。本专利由热敏电阻R_t1、R_t2、W₄、R₂₄个组成一个温度桥，R_t2置于远离变压器的外壳另一侧，反映环境温度，R_t1置于被充电盒的腰部，由弹性元件使其紧贴电池盒腰，实验表明此处温升最灵敏。当电池组温升过高时，R_t1变得远小于R_t2，电桥平衡破坏U_2－4输出高电平，和U_2－3输出高电平一样，大电流充电停止，涓流充电开始。保护电池不致于过热受损伤。在特殊情况下，若电压、温度保护均未起作用，快速充电25分钟时，4040定时器及时输出高电平，使大电流充放电停止，确保电池不会长时间过充电。

电路中，K₁用来选择对7.2V（6节）或9.6V（8节）电池组充电。改变交流绕组的抽头电压，也可对2－4节电池组充电。K₂用来选择快速或慢速充电。本充电器的技术指标：①功耗：30VA；②：快充电流：1A－2A；③充电时间：15－25分钟；④电源：160－230V。

本实用新型专利的实施，将为对讲机等无线通讯机提供一种充电速度快，充电充足，安全可靠的充电仪器。可使使用者节省大量的时间和电能。该充电器的充电机理对镍镉电池的记忆效应，微短路，容量不足等故障有修复作用，等于提高了电池寿命。本专利产品选用通用电子元件，产品体积较小，性能稳定。

Claims

1、一种小型快速充电仪器，特别是专门为无线电话机所用的镍镉电池组快速充电的对讲机快速充电器，其特征在于该仪器有变压器，稳压电路，充放电主电路，限压、过温、时间、保护电路，涓流充电电路组成。

2、根据权利要求1所述的对讲机快速充电器，其特征是由通用运算集成块，电压绕组，微型继电器组成稳压电路。

3、根据权利要求1所述的对讲机快速充电器，其特征是由一块通用四运算放大器及其周围元件组成充放电主电路，限压、过温、保护电路。

4、根据权利要求1、3所述的对讲机快速充电器，其特征是限压保护电路的限压值，每节电池最高可以定到1.5V。

5、根据权利要求1、3所述的对讲机快速充电器，其特征是过温保护电路采用桥式温度检测控制电路，有一只热敏电阻紧贴于电池组腰部，另一只置于环境中，当电压到最高点3分钟左右，电池组温升超过12℃时输出控制电位。