CN2157617Y - 袖珍充电器 - Google Patents

Abstract

一种利用交流市电做电源用于给单体电池，尤其 是小容量的单体电池充电的充电器，是针对现有的这 种充电器体积大重量重，或者不能按照需要为任意数 目的电池充电而提出的。本装置采用限流式电源电 路，以其提供的恒定直流电流为充电电流，若干充电 单元串联并与该电源电路连接，充电单元包括相互并 联的导流支路和充电支路，每个充电单元能够独立地 为电池充电。本装置的充电器体积小重量轻功耗小， 在一定数目范围内可以给任意数目的电池充电。

Description

本发明是有关一种利用交流市电做电源的电池充电装置，进而言之是用于给单体电池，尤其是小容量的单体电池充电的充电器。

现有的上述充电装置包括电路部分和安装电路部分的盒体，所说的盒体有安放电池的电池舱，电池舱有舱盖，用于封闭舱内的电池。就电路部分而言，一般是采用变压式电源电路（由电源变压器和整流电路等组成）将市电转变为合适的直流电来给电池充电，由于采用了电源变压器，这种充电器的体积大重量重携带使用不便。另有一种充电器是采用限流式电源电路，所说的限流式电源电路包括限流电路和整流电路，交流市电经限流、整流后，输出直流电流，其中，限流电路可以采用交流电容器（利用其对交流电的限流作用），整流电路可以采用桥式整流电路，其输出电流的大小主要取决于市电电压和限流电路，因此当电路确定后该电流基本为恒定直流。现有采用限流式电源电路的充电器是以其所提供的恒定直流为充电电流，需要充电的电池直接串联起来接于该电源电路的输出端之间，充电电流能够流经每个电池为之充电。但是，这种充电器其充电回路是单回路，在其制成后只能为固定数目的电池充电，当电池数目减少时整个充电回路不能接通，充电无法进行，也就是说这种充电器不能按照需要对任意数目的电池进行充电，这给使用带来很大不便。

本发明的任务是给出一种体积小重量轻便于携带使用并且在一定数目范围内能够按照需要给任意数目的电池充电的充电器。

本发明的技术方案是，采用限流式电源电路，以其提供的恒定直流电流作充电电流，其特征在于，本发明的电路部分还包括有若干充电单元，所说的充电单元相串联并与上述限流式电源电路连接，该电源电路所提供的充电电流能够流经上述的每个充电单元，所说的充电单元包括有充电支路和导流支路，充电支路与导流支路相并联，其中，充电支路用于给电池充电，当电池接入充电支路时，进入该充电单元的充电电流能够流经充电支路对该支路中的电池进行充电；导流支路用于对充电电流进行导流或分流，当充电支路未接电池（即开路）时，进入该充电单元的充电电流能够通过导流支路流出。这样，某一充电单元是否接有电池不影响整个充电回路的接通状态，充电电流可以继续流经其它充电单元使之仍能够为电池充电，亦即每个充电单元可以独立地为电池充电。由上述可见，本发明的充电器在一定数目范围内能够按照需要对任意数目的电池进行充电。

采用合适的导流支路和充电支路，协调这两个支路的等效阻值可以更好地为电池充电。在正常充电时，充电电流绝大部分流经充电支路为电池充电，要求导流支路的等效阻值远大于充电支路（包括电池）的等效阻值；当需要较小的充电电流时，可以采用合适的导流支路令其分流多余的电流，使流经充电支路的电流合乎要求：上述中，充电电流绝大部分或一部分流经充电支路为电池充电，充电单元为充电状态；当电池取出或对电池进行涓细电流充电时充电电流全部或绝大部分经导流支路流出，充电单元为导流状态，为降低功耗，导流支路的等效阻值较小为好。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的电路原理框图。

图2是本发明实施例1充电单元的电路原理图。

图3是本发明实施例2充电单元的电路原理图。

图4是本发明实施例3充电单元的电路原理图。

图5是本发明实施例4充电单元的电路原理图。

图6是本发明实施例5的一种结构示意图。

如图1所示，交流市电经限流式电源电路转变为恒定直流电流用作充电电流，若干充电单元相串联连接于电源电路的输出端之间，充电单元包括相互并联的充电支路和导流支路。

实施例1：导流支路采用稳压管。稳压管在其两端电压小于其稳定电压时不导通，等效阻值很大，流经它的电流很小；当其两端电压达到稳定电压时稳压管导通，等效阻值较小，流经它的电流可以很大，稳压管的这种特性适合作导流支路。如图2所示，导流支路采用稳压管21，充电支路包括一对用于连接电池的电池连接极板22和与该连接极板相串联的发光二极管23，该发光二极管用作充电状态指示，其中，导流支路的导通电压（使导流支路导通的电压，在这里相当于稳压管的稳定电压）大于充电单元在充电状态时的压降。在正常充电时，充电电流绝大部分流经充电支路，充电单元的压降小于导流支路的导通电压，导流支路不导通，流经导流支路的电流很小；当电池从充电支路取出后，充电支路开路，导流支路导通，充电电流经导流支路流出，充电单元的压降稍有升高（选择合适的稳压管可使其压降上升不高），这样，导流支路的等效阻值较小，有利于降低功耗。在需要较小的充电电流时，可以采用合适的电阻，将其与稳压管并联一同组成导流支路来分流多余的电流。由上述可见，采用稳压管作导流支路能够较好地使导流支路起到导流作用。显然，上述的稳压管也可以用其它器件或者器件的组合来代替，只要这种器件或器件组合具有与上述稳压管相似的特性，可以使导流支路较好地起到作用，例如，可以采用发光二极管、负阻发光二极管或者相串联的若干普通二极管的组合等。

实施例2：将发光二极管直接串联在充电支路中指示充电状态功耗较大，因为，在充电状态时发光二极管的压降较高，功耗较大；在采用稳压管作导流支路时，充电支路中发光二极管的串入要求导流支路的导通电压较高，这样，在导流状态时导流支路的功耗较大。为降低功耗，充电单元包括有指示支路，用于指示充电状态，该指示支路与导流支路和充电支路并联，如图3所示，指示支路包括三极管31和发光二极管32，在充电支路中有与电池连接极板33相串联的电阻34，其中，三极管通过其集电极与发光二极管连接，通过其基极与电阻34连接，电阻34用作基极电阻，为三极管提供基极电压。充电状态时，充电电流流经充电支路并在基极电阻上产生压降使三极管导通，发光二极管发光指示出充电状态；导流状态时充电支路开路，基极电阻不能为三极管提供基极电压，指示支路截止，发光二极管不发光。由于充电状态时基极电阻的压降较小，这样，导流支路的导通电压可以较低，而通过指示支路的电流可以控制得很小，因此采用这种方式指示充电状态功耗较小。显然，上述基极电阻除采用电阻外还可以采用其它合适的器件，例如普通二极管等。另外，上述的指示支路还可以包括一只发光二极管，用于指示电池是否充满，该充满指示二极管与上述发光二极管32相并联，其门坎电压较发光管32的高，充电初期，电池电压较低，充电单元的压降较小，充满指示二极管不发光，随着充电的进行电池电压升高，当电池充满其电压达到规定值时充电单元的压降达到预定值，充满指示二极管导通发光，指示电池已经充满。对于采用负阻发光二极管作导流支路的充电单元，由于负阻二极管在其两端电压低于其转折电压时不导通，而当其导通时其两端电压减小且远小于其转折电压，这样，协调充电支路的等效阻值可以使充电单元在导流状态时的压降低于其在充电状态时的压降，其充电状态指示方式可以是：充电单元包括充电指示支路和充满指示支路，两个指示支路均与导流支路和充电支路并联，采用发光二极管作指示器件，其中，充电指示支路所采用的发光二极管门坎电压较充满指示支路的低，同时，充电支路中有与电池连接极板相串联的电阻，用于协调充电单元在充电状态时的压降。充电状态时，充电单元的压降使充电指示支路导通，指示出充电状态，随着充电的进行，电池电压升高，当电池充满时，充电单元的压降达到预定值，使充满指示支路导通，指示电池已经充满；导流状态时，导流支路导通，充电单元的压降较低，两个指示支路均截止。

实施例3：为防止电池充电过度，应对充电过程进行控制，图4是采用电压法（以充电过程中电池电压为控制信号，当电池电压充到规定值时停止充电或转换为涓流充电），利用集成电路开关控制充电过程，集成开关有输入端、输出端、控制端和地端，当控制端电压达到集成开关的闭合电压时输入端至输出端接通，反之断开。利用集成开关等组成导流支路，同时协调充电支路（包括接入的电池）与导流支路的等效阻值，以充电过程中电池电压信号控制集成开关进而控制导流支路，使得在电池未饱和时导流支路截止，充电电流流经充电支路给电池充电，在电池充满时导流支路导通，充电电流经导流支路流出停止给电池充电或仅保持涓细电流流经充电支路对电池进行涓流充电。图4中集成开关为TWH8778，其输入端1接于充电单元正端（充电电流流入的一端），输出端2通过电阻6和地端4一同接于充电单元负端（充电电流流出的一端），输入端至输出端以及电阻6组成导流支路，输出端2通过电阻7与控制端5连接，控制端5通过电阻8与充电支路中电池连接极板9的正极板连接，该连接极板的负极板接于充电单元负端，电阻10与连接极板9相串联，连接极板9和电阻10组成充电支路。上述电阻6、电阻7和电阻8用于协调电池的充电终了阀值电压，即协调集成开关的闭合电压及断开电压同电池的起始充电电压及终了充电电压，使其相互适合。在电池电压高于起始充电电压时，电池被认为已经饱和，不为其充电；当低于起始充电电压时，电池被认为未饱和，对其充电，当电池电压达到终了充电电压时充电过程停止或转换为涓流充电。上述电阻10用于协调充电支路和导流支路的等效阻值，在导流状态时，导流支路的等效阻值远小于充电支路的等效阻值以使充电电流全部或绝大部分经导流支路流出。上述的电阻也可以是二极管等器件或这些器件的组合，例如，电阻6可以采用若干普通二极管的串联组合或稳压管；电阻10可以是发光二极管（同时兼作充电状态指示），在该发光二极管的两端并联适合的电阻可以保持在导流状态时有涓细电流流经充电支路对电池进行涓流充电。上述的集成电路开关除TWH8778外也可以采用其它类型的集成开关，例如TWH8751等。

实施例4：为防止电池过度充电也可以采用电压法利用负阻发光二极管控制充电过程。如图5所示，导流支路包括负阻二极管51，充电支路包括电池连接极板52和与该连接极板串联的电阻53，电阻53用于协调充电支路（包括电池）与导流支路的等效阻值。充电初期，充电单元的压降低于负阻二极管的转折电压，负阻二极管截止，亦即导流支路截止，充电电流流经充电支路给电池充电；当电池充满其电压达到规定值时，充电单元的压降升高达到负阻二极管的转折电压使导流支路导通，充电电流全部或绝大部分经导流支路流出。上述电阻53也可以是二极管等器件或这些器件的组合，例如可以是适合的发光二极管与电阻的并联，其中，发光二极管兼作充电状态指示，电阻可以保持在导流状态时有涓细电流流经充电支路对电池进行涓流充电。

实施例5：在使用中，为避免因接触电池连接极板而可能受到电击，可以采用联锁开关，该联锁开关与电池舱盖联动，当电池舱盖开启或闭合时联锁开关动作，切换相关的电路，使得连接极板（当其显露在外时）能够与市电隔离。例如，在电池舱盖开启时（连接极板显露在外）联动联锁开关，将相关电路切断（停止给电池充电），使得连接极板与市电隔离；在电池舱盖闭合时联锁开关将相关电路接通，可以为电池充电。所采用的联锁开关及其安装方式和联锁开关切换相关电路的方式可以有多种，例如，可以采用按钮开关，电池舱盖闭合时舱盖压按开关的按钮，开关闭合，将相关电路接通；电池舱盖开启时按钮开关恢复常态，开关断开，切断相关电路，使连接极板与市电隔离。也可以采用接插件来对相关电路进行切换，如图6所示，在电池舱盖上有接插片61，盒体内相应位置处有接插座62，当电池舱盖闭合时，接插片与接插座接合，将相关电路接通；当电池舱盖开启时接插片与接插座分离切断相关电路，使连接极板与市电隔离。联锁开关切换相关电路的方式可以是切换电源电路的市电输入端或其直流输出端。

本发明的充电器其电路部分不采用电源变压器，而是采用体积小重量轻的元器件，这使该充电器整体重量轻体积小便于携带，而且成本低功耗小，同时，由于该充电器的每个充电单元均能够独立地为电池充电，因此该充电器在一定数目范围内能够按照需要对任意数目的电池进行充电，给使用带来很大方便。

Claims (7)

1、一种利用交流市电作电源用于给单体电池充电的充电器，它包括电路部分和用于安装电路部分的盒体，所说的盒体包括电池舱和电池舱盖，所说的电路部分包括限流式电源电路，用于提供充电电流，本发明的特征在于，所说的电路部分还包括有充电单元，所说的充电单元相串联并与上述限流式电源电路连接，该电源电路所提供的充电电流能够流经上述的每个充电单元，所说的充电单元包括有充电支路和导流支路，所说的充电支路与导流支路相并联，其中，充电支路用于为电池充电，导流支路用于对充电电流进行导流或分流。

2、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所说充电单元的导流支路包括稳压管或与稳压管具有相似特性的其它器件或器件组合，充电支路包括电池连接极板，所说导流支路的导通电压大于充电状态时充电单元的压降。

3、根据权利要求1或2所述的充电器，其特征在于，所说的充电单元包括有指示支路，所说的指示支路与导流支路和充电支路并联，所说的指示支路包括三极管和发光二极管，并且所说的充电支路包括有与电池连接极板相串联的基极电阻，所说的三极管通过其集电极与发光二极管连接，通过其基极与基极电阻连接，充电状态时指示支路导通，指示出充电状态。

4、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所说的充电单元包括有集成电路开关，所说集成开关的输入端1接于该充电单元正端，输出端2通过电阻6和地端4一同接于充电单元负端，输入端至输出端及电阻6组成导流支路，输出端2通过电阻7与控制端5连接，控制端5通过电阻8与充电支路中电池连接极板9的正极板连接，电池连接极板9的负极板接于充电单元负端，电阻10与电池连接极板9相串联，电池连接极板9和电阻10组成充电支路。

5、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，所说充电单元的导流支路包括负阻二极管，充电支路包括电池连接极板和与该连接极板相串联的电阻。

6、根据权利要求1或2或4或5所述的充电器，其特征在于，所说的充电器还包括有联锁开关，该联锁开关与电池舱盖联动，使得电池连接极板在其显露在外时能够与市电隔离。

7、根据权利要求3所述的充电器，其特征在于，所说的充电器还包括有联锁开关，该联锁开关与电池舱盖联动，使得电池连接极板在其显露在外时能够与市电隔离。

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