CN2188818Y

CN2188818Y - 全自动控制恒压恒限流电子充电器

Info

Publication number: CN2188818Y
Application number: CN 94201997
Authority: CN
Inventors: 贾维溥
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2004-01-31

Abstract

本实用新型属电子充电器设计技术领域。由变压整流电路，单向积分瞬时采样并延时保持电路，与整流波形严格同步的锯齿波发生电路，恒限流相位控制电路，自动停充并显示电路所组成。本装置可自动对充电过程调节、控制，具有恒压自动恒限流等功能，即使在电源电网电压严重波动的条件下及充电负载变化的条件下，均能使充电器工作在最佳状态，并且整个充电过程全部自动完成。

Description

本实用新型属于充电器设计技术领域。

蓄电池和多种多样的可充电电池（统称蓄电池）的应用日趋广泛。通常为了给蓄电池充电，一般采用恒压式或恒流式两种类型充电器。采用恒压式充电器给蓄电池充电，则充电器在充电过程中电压恒定，由于充电开始阶段，蓄电池端电压低，电流将过大，为避免变压器过热，电路中一般需串联一限流电阻。限流电阻阻值过大，必然发热严重，减小电阻又起不到限流的作用。另外，在调整好限流电阻的阻值后，若电网电压波动，例如，交流220V电压变大时，由于限流电阻阻值不变而电压升高，故电路的电流必将变大，从而使变压器和限流电阻过热，而损坏充电器；若交流220V电压变小，由于限流阻值不变，故充电电流将显著变小，使充电电流不足，并将加长充电时间。因此这种电路对电网电压的波动不能适应。特别是在很多电网波动范围较大的地区，这种充电器的缺点更为突出。采用恒流式充电器给蓄电池充电，则充电器在充电过程中电流恒定。由于蓄电池充电时，接受电流的能力为负指数关系（I＝C^{－ t}其中I为充电电流，t为充电时间，C为常数），即刚开始充电时，接受电流的能力强，而充电一段时间后，接受电流的能力大大减弱。所以在恒流充电时，若始终以同一恒定电流充电，将使充电电池严重极化而损坏电池，因此这种充电器需分阶段使用不同大小的恒流来分段充电，但充电时间难于控制，很易发生过充电现象而损坏电池。

本实用新型的目的在于克服已有的充电器的不足之处，设计出一种新型电子充电器，能自动对充电过程调节、控制，具有恒压、自动恒限流的功能，能适应电网电压的波动情况等特点。

本实用新型设计的一种充电器，包括将市电转换成充电电池所需电压的变压器，将所说变压器输出的交流电信号进行整流的整流电路，其特征在于还包括恒压、自动恒限流充电电路及充满电后自动停充、显示电路，所说的充电电路包括由二极管，电容积分元件及采样电阻组成的能够对充电电流信号单向积分瞬时采样并延时保持的电路；产生与所说整流后的电信号严格同步的由集成比较器和电阻、电容元件组成的同步锯齿波发生器；将所说采样电压与锯齿波电压进行比较处理得到相位控制信号的由集成比较器构成的恒限流相位控制电路；所说的停充、显示电路由集成比较器、发光二极管、电阻元件组成。

本实用新型综合了已有的恒压式与恒流式充电器的优点，并克服了这两种充电器各自固有的缺点，设计出新的恒压自动恒限流充电电路，可自动对充电过程调节、控制。既使在电源电网电压严重波动的条件下及充电负载变化的条件下，均能使充电器工作在最佳状态，并且整个充电过程全部自动完成。

附图简要说明：

图1为本实用新型一种实施例充电电路图；

图2为本实施例外形结构示意图。

本实用新型设计出一种全自动控制恒压恒限流电子充电器实施例，如图1～2所示，结合附图说明描述如下：

图1为本实施例充电电路图。本电路由变压整流电路Ⅰ、单向积分瞬时采样并延时保持电路Ⅱ、同步锯齿波发生电路Ⅲ、恒限流相位控制电路Ⅳ、自动停充显示电路五大部分组成（图中用虚线框示出）。其中变压整流电路由直接与220V交流电网电压相接的变压器和4只1N5404整流二极管构成的整流电桥所组成，这部分为通用电路，其他部分均为本申请设计人特别设计的电路，分别描述如下：

1、单向积分瞬时采样及延时保持线路：

由电容C2，电阻R8，R9和整流二极管D6组成。为了实现自动恒限流控制，电路必须瞬时采样并将此采样结果延时保持到下一个整流波形以进行恒限流相位控制。为此设计了特殊的单向积分瞬时采样及延时保持电路。其中，R9为采样电阻，因仅为提取采样电压而不是用此电阻限流，故其电阻值可取得很小，避免严重发热。采样电压由电容C2积分。为瞬时响应采样，电容充电时采样电路的电阻值应较小。而采样后为延时保持，电容的放电电阻又需较大。为此，电路中采用了二极管D6，利用其正、反向不同的特性而达到上述目的。在电路中串联了电阻R8，以调整自动恒限流时的线性。

2、严格与整流波形同步的锯齿波发生器：

该部分电路由集成块IC1和R2，R3，R5，R6及电容C1构成。

电阻R2，R3取出整流波形位相信号。每个整流波形为正弦180°。整流波形从0°开始时，这时，电容C1经过电阻R5充电。当整流波形接近180°时，电容充电电压超过整流波形电压，这时电容电压经过R6由IC1放电。重复以上步骤即形成严格与整流波形同步的锯齿波。IC1可选用比较器LM339，运放LM324或脉宽调制控制器TL494。

3、恒限流位相控制电路：

由集成块IC2，可控硅D8，双向可控硅D9，整流二极管D5及电阻R7，R11构成。IC2将采样电压与锯齿波电压进行比较，形成严格与整流波形同步，而相位与延时保持的采样电压反相比例的相位控制信号。其中IC2可选用集成比较器LM339，运算放大器LM324或脉宽调制控制器TL494构成。D8可选用可控硅BT151或大功率三极管TIP132等，D9可选用双向可控硅MAC97A6。

由上述三部分电路组成了恒压自动恒限流充电线路。

以上线路可自动调节充电电流的导通相位，以达到自动恒限流的目的。当充电电流超过恒限流的电流值时，通过采样保持线路等，将此信号反馈，线路自动调小导通位相使电流值变小。反之，亦能进行自动调整。同时，当220V交流电网电压波动时，在相当大的波动范围内，例如上至240V，下至180V，该电路都能自动调整电流保持在恒限流的电流值，使充电器安全正常的工作，这一电源电网波动范围足以适应我国广大地区电网电压的波动情况。

当充电一段时间后，若电池的充电接受能力变小，因该实用新型充电电路中变压器副边经整流后基本为一恒压源，故电流可随电池充电接受能力的变化而变小，因而也不会像恒流式充电方式那样使电池过充电或发生极化现象。这正是恒流式与恒压恒限流式的区别所在。

4、电池充满后自动停充并显示的电路：

由集成块IC3和IC4，稳压管D7，电容C3及电阻R12，R13，R14，R15及发光二极管LED1构成。IC3将充电蓄电池的电压与基准电压进行比较，一旦蓄电池充满电，IC3自动使充电电路停充，同时IC4使发光二极管点亮显示充电已完成。其中IC3，IC4可选用集成比较器LM339，运算放大器LM324。

图2为本实施例外形结构示意图。其中，1为充电器箱体，其前面板安装有充电电压、电流指示表头2（通过拨换开关实现电压／电流指示的切换），电源指示灯3，充电结束指示灯4。后面板分别引出蓄电池联接线5及电源线6。充电电路均焊接在一电路板上并与变压器一同安装在箱内底板上。

本实用新型可形成系列产品，根据用户的需要制做成适用于不同种类蓄电池的充电器。该类型充电器可适用于交流180V～240V的很宽的电网电压范围。

Claims

1、一种充电器，包括将市电转换成充电电池所需电压的变压器，将所说变压器输出的交流电信号进行整流的整流电路，其特征在于还包括恒压、自动恒限流充电电路及充满电后自动停充、显示电路，所说的充电电路包括由二极管，电容积分元件及采样电阻组成的能够对充电电流信号单向积分瞬时采样并延时保持的电路；产生与所说整流后的电信号严格同步的由集成比较器和电阻、电容元件组成的同步锯齿波发生器；将所说采样电压与锯齿波电压进行比较处理得到相位控制信号的由集成比较器构成的恒限流相位控制电路；所说的停充、显示电路由集成比较器、发光二极管、电阻元件组成。