CN2257103Y - 智能开关电源型快速充电机 - Google Patents

Abstract

一种智能开关电源型快速充电机，包括机壳、充电控制电路，其特征是充电主回路中整流滤波电路后接有控制变换器、输出滤波器。采用控制变换器以高频PWM方式进行功率转换取代工频变压器电压转换，体积小、重量轻、变换效率高。采用单片机根据对充电电流和充电电压的测量信号反馈直接调节控制变换器输出，减少了控制和转换环节，损耗小，成本低，可靠性高。可根据操作信号和测量信号自动控制充电全过程，也可手动控制，功能强，操作简便。

Description

智能开关电源型快速充电机

本实用新型涉及一种蓄电池充电装置，特别是一种智能开关电源型快速充电机。

现有的铅酸蓄电池充电机，如KZVA型常规充电机系列、KGCQA系列快速充电机等，为了从工频电网获得要求的电压，都是采用工频变压器或电容器降压，体积大、重量重而且成本高。充电电流和去极化参数只能预先调定，难以适应不同使用情况下的需要。

本实用新型的目的是为了克服上述不足之处，而提供一种体积小，重量轻，减少变换环节，降低转换损耗，成本低、功能强，可自动控制充电全过程、适应不同使用情况需要的智能开关电源型快速充电机。

本实用新型的智能开关电源型快速充电机包括机壳、整流滤波电路、显示器和由检测电路、单片机控制电路、操作电路、放电电路、工作电源组成的充电控制电路，其特征是充电主回路中整流滤波电路后接有控制变换器、输出滤波器。工频电网交流电源经整流滤波电路整流，滤波后，输出高压直流电压至控制变换器，变换为高频电压脉冲输出至输出滤波器，经滤波后输出充电电压。充电电压、充电电流由检测电路取样后输出检测信号至单片机控制电路，单片机控制电路接收检测电路的检测信号和操作电路输入的数据信号，经单片机软件处理后分别输出高频PWM控制信号至控制变换器、去极化控制信号至放电电路，单片机控制电路还输出充电电压、充电电流和操作电路输入的数据至显示器显示。控制变换器在单片机控制电路PWM控制信号的作用下，控制输出的充电电压大小，放电电路为充电蓄电池提供去极化放电通路，工作电源为充电控制电路提供工作电源。

图1为本实用新型外形结构示意图；

图2为本实用新型电路方框图；

图3为本实用新型电路原理图；

图4为本实用新型另一实施例电路原理图。

现结合附图所示实施例对本实用新型作出详细说明。

实施例I：如图1、图3所示，智能开关电源型快速充电机包括机壳1、整流滤波电路2、控制变换器3、输出滤波器4、显示器10和由检测电路5、单片机控制电路6、操作电路7、放电电路8、工作电源9组成的充电控制电路。

整流滤波电路2包括整流模块N₁、滤波电容器C₁，工频电网交流电源通过开关K、熔断器RD输入至N₁，经整流、滤波后输出高压直流电压。

控制变换器3由高频变压器T₄，V-MOS开关管V₁，二极管V₁₀、V₁₁组成，T₄初级二端分别连接整流滤波电路2输出端和V₁漏极，V₁源极、栅极分别连接N₁负极、单片机控制电路6，T₄次级经V₁₁输出至输出滤波器4，在单片机控制电路6控制下调节充电电流。

输出滤波器4由二极管V₃、电感L₁和电容器C₂组成，V₃负极并接L₁一端、控制变换器3输出端，L₁另一端并接C₂正极、充电输出“+”端，C₂负极、V₃正极并接充电输出“-”端。

检测电路5包括充电电流检测电路和充电电压检测电路。充电电流检测电路由霍尔电流变送器S和电阻R₁组成，S输出端连接R₁一端，将电流检测信号输出至单片机D₁的ADCO端，R₁另一端接地。充电电压检测电路由电位器R₈和电阻R₉串联构成，并接于充电输出端，电压检测信号由R₈滑动触点输出至D₁的ADC₁端。

单片机控制电路6包括单片微型计算机D₁、控制变换器驱动电路、放电电路驱动电路和显示器驱动电路。D₁选用CMOS低功耗单片机87C752，充电控制程序固化在单片机内PROM中。控制变换器驱动电路由三极管V₄，二极管V₅，脉冲变压器T₂，电阻R₂、R₃、R₄组成，D₁的PWM端输出的高频PWM控制信号经V₄放大后，由接在V₂集电极的脉冲变压器T₂耦合驱动V₁₀放电电路驱动电路由三极管V₆，二极管V₇，脉冲变压器T₃，电阻R₅、R₆、R₇组成，D₁的P_1.7端输出的去极化控制信号经V₆放大后，由接在V₆集电极的脉冲变压器T₃耦合驱动放电电路8中的V-MOS开关管V₂。显示器驱动电路由缓冲器D₂(74LS245)、译码器D₃(74LS138)组成，D₁的P_3.0-P_3.7端输出的显示器段码信号经D₂驱动输出至显示器10，D₁的P_0.0-P_0.2端输出的显示器位码信号经D₃译码驱动输出至显示器10。

操作电路7由电位器R₁₁、R₁₂，电阻R₁₃、R₁₄，按键S₁、S₂组成，R₁₁、R₁₂的滑动触点分别连接D₁的ADC2、ADC3端，S₁、S₂的输出端分别连接D₁的P_1.5、P_1.6端。

放电电路8由电阻R₀和V-MOS开关管V₂串联构成，并接于充电输出端，提供充电蓄电池去极化放电通路。

工作电源9由变压器T₁，整流模块N₂，电容器C₄、C₅，三端稳压模块N₃、N₄、N₅组成，为充电控制电路工作电源。

显示器10由8位LED数码管组成。

实施例II：如图4所示，控制变换器3由V-MOS开关管V₁构成，V₁漏极连接整流滤波电路2输出端，V₁源极输出至输出滤波器4，V₁栅极连接单片机控制电路6，在单片机控制电路6控制下调节充电电流。检测电路5中的充电电压检测电路由电位器R₈、R₁₀，电阻R₉和光电耦合器N₈组成，N₈1脚串接R₈后连接充电输出“+”端，N₆2脚连接充电输出“-”端，R₁₀一端连接N₆4脚，另一端并接R₉一端、D₁的ADC1端，R₉另一端接地。其他电路同实施例I。

各电子元件焊接好后，将显示器10和电位器R₁₁、R₁₂，按键S₁、S₂安装固定在机壳1前面板上，交流电源输入端和充电输出端固定在机壳1后面板上。

本智能开关电源型快速充电机的工作原理如下：接通电源，输入交流电源经整流滤波电路2整流、滤波后，通过控制变换器3和输出滤波器4输出充电电压，放电电路8提供充电蓄电池去极化放电通路。检测电路5将充电电流和充电电压测量信号输入单片机控制电路6，单片机运行预先编制的充电控制程序，对测量信号进行判断处理，调节控制变换器3输出的高频电压脉冲占空比控制充电电流大小，调节去极化频率和去极化放电时间而控制去极化程度，以适应充电不同阶段的要求，自动控制充电的正常进行。用户可通过操作电路7中的电位器R₁₁、R₁₂分别输入充电蓄电池的标称容量、标称电压，使用按键S₁选择手动控制或自动控制，按键S₂选择手动启动充电或停充，手动控制充电时，可通过R₁₁、R₁₂分别控制充电电流、充电电压。单片机将充电电流、充电电压和用户输入的数据输入至显示器10显示，并对负载情况、充电电流和充电电压进行监视。如输出空载、充电电流过流或电压过高，则立即关断控制变换器3而无输出，并输出故障代码至显示器10显示。单片机还自动判断蓄电池的充电程度，充足电即自动停机，输出充电结束代码至显示器10显示。

本实用新型由于采用控制变换器以高频PWM方式进行功率转换取代工频变压器电压转换，充电机体积小、重量轻，变换效率高，充电输出电压调节范围宽。采用单片机根据对充电电流和充电电压的测量信号反馈直接调节控制变换器输出，减少了控制和转换环节，结构简单，损耗小，成本低，可靠性高。可根据操作信号和测量信号自动控制充电全过程，也可进行手动控制，具有多种保护功能，操作简便，由显示器以数字和代码形式显示充电过程中各种信息，直观明了。

Claims (3)

1、一种智能开关电源型快速充电机，包括机壳(1)、整流滤波电路(2)、显示器(10)和由检测电路(5)、单片机控制电路(6)、操作电路(7)、放电电路(8)、工作电源(9)组成的充电控制电路，其特征是充电主回路中整流滤波电路(2)后接有控制变换器(3)、输出滤波器(4)，输入交流电源经整流滤波电路(2)整流、滤波后，输出高压直流电压至控制变换器(3)，变换为高频电压脉冲输出至输出滤波器(4)，经滤波后输出充电电压，充电电压、充电电流由检测电路(5)取样后输出检测信号至单片机控制电路(6)，单片机控制电路(6)接收检测电路(5)的检测信号和操作电路(7)输入的数据信号，经单片机软件处理后分别输出高频PWM控制信号至控制变换器(3)、去极化控制信号至放电电路(8)，单片机控制电路(6)还输出充电电压、充电电流和操作电路(7)输入的数据至显示器(10)显示，控制变换器(3)在单片机控制电路(6)PWM控制信号的作用下，控制输出的充电电压大小，放电电路(8)为充电蓄电池提供去极化放电通路，工作电源(9)为充电控制电路提供工作电源。

2、如权利要求1所述的智能开关电源型快速充电机，其特征是控制变换器(3)由高频变压器T₄，V-MOS开关管V₁，二极管V₁₀、V₁₁组成，T₄初级二端分别连接整流滤波电路(2)输出端和V₁漏极，V₁源极、栅极分别连接整流模块N₁负极、单片机控制电路(6)，T₄次级经V₁₁输出至输出滤波器(4)；检测电路(5)的充电电压检测电路由电位器R₈和电阻R₉串联构成，并接于充电输出端，电压检测信号由R₈滑动触点输出至单片机D₁的ADC1端。

3、如权利要求1所述的智能开关电源型快速充电机，其特征是控制变换器(3)也可由V-MOS开关管V₁构成，V₁漏极连接整流滤波电路(2)输出端，V₁源极输出至输出滤波器(4)，V₁栅极连接单片机控制电路(6)；检测电路(5)的充电电压检测电路也可由电位器R₈、R₁₀，电阻R₉和光电耦合器N₆组成，N₆1脚串接R₈后连接充电输出“+”端，N₆2脚连接充电输出“-”端，R₁₀一端连接N₆4脚，另一端并接R₉一端、单片机D₁的ADC1端，R₉另一端接地。

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