CN2271062Y

CN2271062Y - 无工频变压器全自动快速充电器

Info

Publication number: CN2271062Y
Application number: CN 96207716
Authority: CN
Inventors: 魏九鼎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2006-04-09

Abstract

本实用新型属于充电电池的充电电路领域。是由整流电路、脉宽调制直流变换器、脉宽调制电路、充放电开关电路、充电检测电路五部分组成。充电频率高，采用“正、负”脉冲充电，充电速度快，具有对电池电压和温度的检测，充电过程自动调整控制，不发热，效率高，实现100％充满电，准确自动停机，不过充，有利于延长电池寿命，体积小，重量轻，采用普通元器件，成本低，使用简便。

Description

无工频变压器全自动快速充电器

本实用新型涉及充电器，属于充电电池的充电电路领域。通常给可充电电池(统称蓄电池)充电，一般是由工频变压器将市电电压降压整流做为充电压，采用的充电方式一般分为恒压式充电法和恒流式充电法。采用恒压充电时，充电初期，充电电流过大，易造成电池损坏，所以串接了限流电阻，这样又使效率降低了，同时还会因为降低了充电电压易造成充电不足。采用恒流充电时，在充电初期，电池接受电流的能力强，当充电一段时间后，电池接受电流的能力减小，为了避免仍用大电流充电造成电池温升加剧，产生大量气泡和极化而损坏，就要分阶段使用不同的充电电流充电，要准确控制是困难的，所以易发生过充而损坏电池。专利ZL94201997.0公开了一种恒压恒限流充电器，是由工频变压器将市电降压整流作为充电电源，由于充电是严格与整流波型同步的，所以充电电压是脉动的，频率只有100周。电池的充电，实际是将电网的电能输入到畜电池储存的过程，由于能量守恒，这种充电器充电频率低，所以充电时间长，效率低，充电过程中产生极化，使电池内阻增大，充电电流减小，易造成充电不足致使电池硫化，容量降低甚致损坏。再有，因为使用了笨重的工频变压器使充电器的体积和重量都很大，成本较高，效率低。

本实用新型的目的在于克服已有充电器的不足之处，设计了一种新型电子充电器，没有笨重的工频变压器，具有对电池电压和温度的检测，自动调整充电电压和电流，频率高，充电速度快，不发热，效率高，实现100％充满电，准确自动停机，不过充，有利于延长电池寿命，体积小，重量轻，成本低，使用简便的全自动充电器。

本实用新型无工频变压器全自动快速充电器，由整流电路、脉宽调制(以下称PWM)直流变换器、PWM电路、充放电开关电路、充电检测电路五部分组成。交流市电直接经桥式整流器、滤波电容组成的整流电路整流成直流电，作为PWM直流变换器的输入电压。PWM直流变换器由脉冲驱动变压器、功率开关晶体管、二极管、电阻、电容、脉冲功率变压器、电感组成，将整流电路输出的高压直流电变换成充电电压。PWM电路是由PWM集成电路、电阻、电容组成，从充电回路中的采样电阻上，取得充电电压和充电电流值信号，输入PWM集成电路，当电网电压变化或充电电压及充电电流的变化造成PWM集成电路输出两个相差180度的矩形脉冲宽度变化，此脉冲加到PWM直流变换器的脉冲驱动变压器初级，通过脉冲驱动变压器次级控制功率开关晶体管的导通，从而达到控制PWM直流变换器的输出。构成闭环负反馈，充电电压的高低和充电电流的大小，改变输出的脉冲占空比，从而实现恒压恒限流的作用。充放电开关电路，是由集成计数译码器，开关晶体管、二极管、电感、电阻组成。来自PWM电路的同步脉冲，通过计数译码器，计数分配输出的脉冲，控制充电回路输出正的脉冲电流进行充电、控制放电回路进行电流负脉冲放电、间隙停充和取样检测的时序及各部分工作的时间。实现“正、负”脉冲电流充电，即在充电脉冲中，加入负脉冲电流放电，充电电流波形图见图2。充电检测电路是由集成比较器、集成触发器、电阻组成。在停充的间隙时间，充电检测电路工作，对电池进行电压和温度检测，当测到充满电时，输出控制信号，使集成触发器翻转，输出的电平使计数译码器清零、锁定，停止计数输出，使充放电开关电路截止，实现了充满电自动停机的目的。

本实用新型无工频变压器全自动充电器与现有技术相比有如下优点：

1.因为没有笨重的工频变压器，节约了大量铜和硅钢片，体积小，重量轻。

2.采用普通元器件，有利于生产制造，降低成本。

3.设计的充电频率高达数十千周，又采用“正、负”脉冲电流充电，加入电流负脉冲放电，可以有效地清除电池的极化效应，使畜电池始终保持初始充电状态，有利于能量的输入，充电电流大，充电效率高、速度快。

4.具有对电池电压和温度的检测，自动调整充电电压和电流，不发热，效率高，实现100％充满电，准确自动停机，不过充，有利于延长电池寿命，体积小，重量轻，成本低，充电过程全部自动完成，使用简便。

说明附图如下：

图1，为本实用新型快速充电器的一种实施例电路原理图。

图2，为本实用新型快速充电器正、负脉冲充电电流波形图。

图3，为本实用新型快速充电器一种实施例的外形结构示意图。

结合附图说明实施例如下：

图1是本实用新型无工频变压器全自动快速充电器的一种实施例，由整流电路(1)、PWM直流变换器(2)、充放电开关电路(3)、充电检测电路(4)、PWM电路(5)组成。

整流电路(1)由整流桥U1将市电220V直接整流，由电容C1、C2滤波成300V直流电压作为PWM直流变换器的输入电压。

PWM直流变换器(2)由脉冲驱动变压器T1、开关晶体管V1、V2，电阻R1、R2，电容C3、C4、C5、C6，脉冲功率变压器T2，整流二极管D1、D2，电感L1组成，来自PWM电路的方波脉冲，经T1的初级耦合到次级，触发V1、V2交替导通、截止，T2的初级串接C5接在C1、C2和V1、V2的中点上，于是在初级上有150V左右的方波电压，T2次级耦合经D1、D2、L1、C6全波整流滤波输出充电电压。C5是隔直电容。R1、C3与R2、C4是RC串联吸收回路，抑制尖峰电压，保护V1、V2。开关晶体管V1、V2可选用IRF450等MOS管或BU508等大功率三极管。

充放电开关电路(3)由开关晶体管V3、电感L2、二极管D4、电阻R16构成充电回路，由开关晶体管V4、电阻R15、R16构成放电回路，由IC3集成计数译码器CD4017、电阻R15、R16构成的触发脉冲分配电路组成。来自PWM电路的同步脉冲加入IC3的13脚，IC3的输出端Q1-Q5并联，接V3基极，当Q1-Q5输出高电平时，V3导通，PWM直流变换器输出的充电电压通过V3、L2、R16加到蓄电池上进行充电。Q6接R14到地，Q7接V4基极，当Q7输出高电平时V4导通，电池经限流电阻R15和V4及R16进行放电。Q8和Q9接R13到地，Q0接IC2的VDD，Q0输出的高电平作为IC2的工作电源电压。完成按正向充电，间隙停充，反向放电，再停充后，进行检测的时序循环及各段时间的控制。L2为储能电感，D4是续流二极管，R15是放电限流电阻，R16是充电电流采样电阻，LED、R18是充电显示电路，V3、V4可选用IRF150等MOS管或TIP122等大功率晶体管。

充电捡测电路(4)由集成电路IC2、电阻R19、R20、电位器W1构成的比较器电路和集成触发器IC4、R21组成。电池电压值通过R19输入IC2同相端，由IC1的14脚输出的基准电压经R20与W1分压接IC2的反相端，IC3的Q0输出电压作为IC2的电源电压，只有在Q0输出高电平时，IC2得电工作，由W1设定充电电压值，当IC2的同相端电压值超过此设定值时，输出高电平，触发器IC4翻转，触发器输出高电平到IC3的清零端，使IC3清零锁定，此时除Q0输出为高电平外其它输出端均为低电平，于是充放电开关电路路停止工作，达到了充满电自动停机的目的。R20是热敏电阻，起自动适应温度调节作用，以获得最佳充电效果。R21是IC4的接地电阻。IC2可选用LM324、LM393等，IC4可选用CD4001、CD4013等。

PWM电路(5)由PWM集成电路IC1电阻R3-12、R16、R17电容C7、C8、C9组成，由R10、C8确定IC1工作频率，其工作频率为F＝1.1/RT.CT。C7、R9为串联频率补偿电路，IC1的14脚输出基准电压供：由R3与R4串联分压，接IC1的2脚；由R5与R6串联分压接入IC1的4脚；由R7与R8串联分压接IC1的15脚。从充电电流采样电阻R16取得充电电流值信号，由R17送入IC1的16脚，充电电压经R11与R12串联分压送入IC1的1脚，C9是滤波电容，当充电电压升高或充电电流变大时，IC1的8脚和11脚输出的矩形脉冲的占空比减小，反之，当充电电压变低或充电电流变小时，其输出的脉冲占空比加大，同样，当电网电压变化，或充电负载变化，也会使输出的脉冲占空比相应改变。通过T2使V1和V2导通的占空比随之改变，形成闭环负反馈，使PWM直流变换器输出充电电压恒定，恒限流。二极管D3与滤波电容C10向IC1、IC3、IC4提供直流工作电压，IC1可选用SG3525、TL494等PWM集成电路。

图3是本实用新型快速充电器一种实施例的外形结构示意图。图中，4是充电器机箱，前面板装有：充电电流指示表头1、充电电压指示表头2、充电指示灯5、充电输出接线柱6和7、带灯电源开关8。后面板装有电源线3。

本实用新型充电器使用方法简便，只需接通电源，连接好蓄电池，开始充电，充满电后自动停机，整个充电过程全部自动完成。适用于对各种蓄电池的充电，可适用于交流80-26OV的宽电网电压范围。

Claims

1.一种无工频变压器全自动快速充电器，其特征是由整流电路、脉宽调制直流变换器、脉宽调制电路、充放电开关电路、充电检测电路五部分组成，交流市电直接由桥式整流器、滤波电容组成的整流电路整流成直流电，作为脉宽调制直流变换器的输入电压，脉宽调制直流变换器由脉冲驱动变压器、功率开关晶体管、二极管、电阻、电容、脉冲功率变压器、电感组成，脉宽调制电路是由脉宽调制集成电路、电阻、电容组成，从充电回路中取得充电电压和充电电流值信号，经脉宽调制电路，控制脉宽调制直流变换器的输出，充放电开关电路，是由集成计数译码器，开关晶体管、二极管、电感、电阻组成，由计数译码器控制充电、放电、间隙停充和取样检测的时序遁环及各部分工作的时间，充电检测电路由集成比较器，集成触发器，电阻组成。