CN2420773Y

CN2420773Y - 智能充电器

Info

Publication number: CN2420773Y
Application number: CN 00228196
Authority: CN
Inventors: 魏锡秦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2001-02-21
Anticipated expiration: 2010-05-19

Abstract

本实用新型提供了一种智能充电器,由变压器整流、稳压、可控硅整流,可控硅触发脉冲等电路构成,其特征在于:电路里还接有电池极性识别调整电路,电池电压识别调整电路,恒流源控制电路,充电电流自动转换电路,自动停充控制电路。上述构成的电路,可实现控制直流电在没有接通蓄电池时没有输出电压,并且不管充电极性联接是否正确,充电器均能自动识别调整后对蓄电池进行恒流充电,充电电流的大小可自行无级调节,电池充足电后自动停充并切断变压器的输入电源,达到无空耗节电目的。可广泛应用于车船及柴油发电机组的铅酸蓄电池充电。

Description

智能充电器

本实用新型涉及汽车、拖拉机、柴油发电机及船舶用的铅酸蓄电池充电电源，特别是一种安全又节能的智能充电器。

目前应用于该领域的普通充电器，对蓄电池充电尚存在如下不足：一是必须正确选择对电池的标准充电电压，二是充电时的充电器的极性必须与蓄电池的极性一致，否则一旦充电电极与电池电极反相，则会损坏电池。三是在充电期间，工作人员必须严密注视电池充电电流的变化情况，当电压充到额定值时，必须减缓充电电流，否则极有可能因过流而击穿电池，造成不必要的损失。四是当电池电压停充时，其整流电路的主变压器始终处在通电的空耗状态。

本实用新型的目的在于提出一种智能充电器，该充电器充电时无须识别电池的电压极性，只要将充电器的两输出导线任意接至蓄电池的二端点上便可实现充电功能。而且充足电后会自动停止充电，同时切断变压器的电源。实现了操作方便，使用安全可靠无空耗的目的。

本实用新型的目的是通过如下方案实现的：由整流充电变压器、小型控制变压器，三端稳压电源，电池极性识别调整电路，电池电压识别调整电路，恒流源控制电路，充电电流自动转换电路，自动停充控制电路，可控硅整流电路，可控硅触发脉冲电路，直流接触器组成。其中所说的电池极性识别调整电路由二极管D₂₄-D₃₁，电阻R₂₉-R₄₂，三极管T₄、T₅，运算放大器A₅、A₆，继电器J₄，直流接触器ZC组成，其中运算放大器A₅的正相输入端经分压电阻R29接至二极管D₂₉与电阻R₄₁的一端，A₅的负相输入端经分压电阻R32接地端，A₅的输出端经电阻R₃₃接三极管T₄的基极，三极管T₄的发射极接地端，T₄的集电极接直流接触器ZC的一端，ZC的另一端一路接三端稳压器IC₂，一路接至继电器J₄的一端，J₄的另一端经二极管D₂₅接三极管T₅的集电极，T₅的发射极接地，T₅的基极经电阻R₃₉接运算放大器A₆的输出端，运算放大器A₆的正相输入端经分压电阻R₂₅接至二极管D₃₁与电阻R₄₂的一端，A₆的负相输入端经分压电阻R₃₆、R₃₈接地端；

所说的电池电压识别调整电路由电阻R₂₁-R₂₇，二极管D₁₉，三极管T₃，运算放大器A₄，继电器J₃组成，运算放大器A₄的正相输入端经分压电阻R₂₁、R₉接运算放大器A₂的正相输入端，A₄的负相输入端经分压电阻R₂₄、R₂₂的一端，A₄的输出端经电阻R₂₆、R₂₇接三极管T₃的基极，T₃的集电极同接二极管D₁₉一端以及继电器J₃的一端，J₃和二极管D₁₉的另一端接三端稳压器IC₁的正输出端；

所说的恒流源控制电路由电阻R₅-R₈，电位器W，负反馈电容C₅、发光二极管DG，光敏电阻RG，运算放大器A1组成，运算放大器A1的正相输入端接直流电流表A的正极，A₁的负相输入端接分压电阻R₆与R₇的一端，A₁的输出端经电阻R₈接发光二极管DG的一端，其中由发光二极管DG与光敏电阻RG构成一个光电耦合器，发光二极管DG的另一端接至三端稳器IC₁的正输出端；

所说的充电电流转换电路由电阻R₉-R₁₁，二极管D₁₆，运算放大器A₂，继电器J₁组成，运算放大器A₂的正相输入端接分压电阻R₉、R₁₀并经电阻R₁₀接至直流电流表A的负极，A₂的负相输入端接运算放大器A₃的负相输入端，A₂的输出端一路接继电器J₁和二极管D₁₆的一端，一路接电阻R₁₁的一端，二极管D₁₆和继电器J₁的另一端接三端稳压器IC₁的一端；

所说的自动停充电控制电路由电阻R₁₂-R₂₀，电阻R₄₃，开关K₂，二极管D₁₇、D₁₈，发光二极管LED₁，电容C₆-C₈，三极管T₂，运算放大器A₃、继电器J₂组成，运算放大器A₃的正相输入端经电阻R₁₈接三极管T₂的发射极，A₃的负相输入端接运算放大器A₂的负相输入端，A₃的输出端经二极管D₁₇、电阻R₂₀接三极管T₂的基极，三极管T₂的集电极接继电器J₂和二极管D₁₈的一端，J₂和D₁₈的另一端接三端稳压器IC₁的一端。

本实用新型打破了常规的充电原理，使该电路实现了恒流充电方式，充电导线在未接通蓄电池前没有直流电输出，所以不会出现短路故障，操作人员只需将充电导线分别接通蓄电池的正、负极，不论是12伏或24伏的电池，不管充电极性联接是否正确，充电器会自动识别调整后对蓄电池进行恒流充电，充电电流的大小可自行无级调节。当电池接近充足时会自动转换至小电流充电，同时当电池充足电后会自动停充，并切断可控硅整流变压器的输入电源。实现了操作方便，使用安全可靠，无空耗充电的目的。可广泛应用于车辆、船舶及柴油发电机组的铅酸蓄电池充电。

下面结合附图对本实用新型加以说明：

图1为本实用新型的电路方框图；

图2为电原理图。

如图1所示：本实用新型由下列部分组成：整流充电变压器1、小型控制变压器2、三端稳压控制电源3、电池极性识别调整电路4，电池电压识别调整电路5、恒流源控制电路6、充电电流自动转换电路7、自动停充控制电路8、可控硅整流电路9、可控硅触发脉冲电路10、直流接触器11。

如图2所示：本实用新型的工作原理是：当合上电源开关K₁时，变压器B₁通电工作，电流经电感L₅输出，经二极管D₉-D₁₅、电容C₃、C₄及三端稳压器IC₁整流、滤波稳压后输出13.8伏的稳压电源，该电源除作运算放大器A₁-A₄及相关电路的工作电源外，还作充电的基准电源用。另外另一路交流电经电感L₆输出后经二极管D₂₀-D₂₃、电容C₉、C₁₀及三端稳压器IC₂整流、滤波、稳压后输出12伏电源供运算放大器A₅、A₆及相关电路用。当充电器的输出导线X₁X₂在未接通蓄电池前，电池极性识别调整电路的二极管D₂₈-D₃₁、电阻R₄₁、R₄₂无识别电压输出，运算放大器A₅、A₆均输出低电位使三极管T₄、T₅基极反偏截止，继电器J₄的线圈断电释放，J₄的常闭触点接通继电器J₂的线圈，通电吸合，从而使J₂的常闭触点切断整流变压器B₂及电机DF的电源，使可控硅整流电路停止工作。此时充电导线X₁X₂无电压输出。

当充电经导线X₁X₂分别接通电池电极时，设X₁接电池正极时，电池电流经BX₂、二极管D₂₉、D₃₀、电阻R₄₁回到电池的负极，并在电阻R₄₁两端产生识别取样电压，经电阻R₂₉、R₃₁分压后加到运算放大器A₅的正相输入端，基准电压经电阻R₃₀、R₃₂分压后加到A₅的反相输入端，经比较后正相高于反相使运算放大器A₅输出高电位，经电阻R₃₃、R₃₄分压使三极管T₄处于正偏导通，接触器ZC的线圈通电吸合，常开触点ZC₁将可控硅输出的正电源与蓄电池的正极接通，ZC₂将可控硅整流电源的负极与蓄电池负极接通，而触点ZC₃、ZC₄的常闭触点断开，与此同时继电器J₄的线圈经二极管D₂₇，三极管T₄吸合通电。相反当充电导线X₁、X₂反相联接蓄电池极性时，电池的电流经二极管D₃₁、电阻R₄₂、二极管D₂₈及BX₂回到电池的负端，在电阻R₄₂两端产生识别取样电压经R₃₅、R₃₇分压后加至运放器A₆的正相输入端，基准电压经R₃₆、R₃₈分压后加至A₆反相输入端，经比较后正相高于反相；A₆输出高电位，经R₃₉、R₄₀分压使三极管T₅导通，继电器J₄通电吸合。由于运放器A₅的正相输入端无桥式识别电压，此时A₅输出低电位，T₄反偏截止，接触器ZC断电处于释放状态，此时ZC₁、ZC₂触点处于常开状态，ZC₃、ZC₄处于常闭状态，常闭触点ZC₄、ZC₃分别将可控硅输出的正负电极与蓄电池的正负电极接通。以上两种不同极性接法都使继电器J₄通电吸合，从而切断继电器J₂的线圈电源，J₂释放同时接通整流变压器B₂及电机DF的工作电源。经L₄感应输出的交流电经大功率整流二极管D₁-D₄整流后，输出直流加到可控硅的阳极a端，经L₃感应输出的电压经D₁-D₄整流、R₁、DZ稳压后作为脉冲同步电源，由光敏电阻RG、电阻R₂-R₄、电容C₁及单结晶体管T₁组成的张驰振荡器产生的脉冲触发可控硅控制极g，可控硅导通输出直流充电电源向蓄电池充电。充电电流在直流电流表两端产生压降，分流器的正极产生的取样电压加到运算放大器A₁的正相输入端，同时由电阻R₅-R₇、电位器W分压后的基准电压加到A₁的反相输入端。当充电电流增大时，电流表两端的取样电压增大，当超过基准取样电压时(由W设定)运放器A₁输出高电位，此时由发光二极管DG₁和光敏电阻RG构成的光电耦器，由于发光二极管DG₁反偏截止不发光，光敏电阻RG无光照而内阻增大，使RG、R₃、C₁的充电时间常数增大，触发脉冲后移，可控硅导通角减少，输出电压降低，充电电流也随之减少。当电流表两端的取样电压低于基准电压时，A₁输出低电位使发光二极管DG₁正偏导通发光，光敏电阻受光照后阻值减小，从而使触发脉冲前移，可控硅导通角增大，输出电压增大，通过负反馈电容C₅的作用使A₁输出电压稳定在W设定值范围，从而使可控硅输出一个恒定的直流充电电源。该充电电源通过可控硅3CT正极输出，送出三路取样电压分别控制(12伏、24伏)电池电压识别调整电路，充电电流自动转换电路及自动停充控制电路，此时可控硅的正输出电压经电阻R₂₁、R₂₃分压后加到运算放大器A₄的正相输入端。基准电压经R₂₂、R₂₄分压后加至A₄的反相输入端，经比较后，(因12伏电池最高充电终止电压不超过17伏，如取样电压高于17伏时，即可视为24伏的电池，12伏的电池放电终止电压是10.5伏，24伏电池的放大终止电压是21伏)，当取样电压超过17伏时运放器A₄的正相输入端电位高于反相输入端，使A₄的正相输入端电位高于反相输入端，使A₄输出高电位经R₂₆R₂₇分压使T₃导通，正反馈电阻R₂₅使继电器J₃可靠吸合，J₃的触点断开R₁₃、R₁₄，接通R₁₅、R₁₆，24伏电压经电阻R₁₂分压后加到A₃的反相输入端作基准电压。当取样电压低于17伏时，A₄的正相输入端低于反相输入端电位，A₄输出低电位经R₂₆、R₂₇使T₃处于反偏截止，J₃的线圈断电释放，J₃的触点断开R₁₅、R₁₆接通R₁₃、R₁₄，12伏电压经R₁₂分压后加到运算放大器A₃的正相输入端作基准电压。

随着充电时间增加，蓄电池的端电压逐渐上升，当电池电压达到13.2伏或26.4伏时，通过R₉R₁₀分压后加至A₂的正相输入端作取样，A₂的反相输入端取自A₃的反相输入端的基准电源，经比较后正相高于反相，A₂输出高电位，继电器J₁的线圈因没有电位差而断电释放，J₁的常开触点断开，使R₅与WR₆R₇串通分压使A₁的反相输入端的基准电压降低，较小的充电电流在电流表A两端产生的取样电压均高于A₁的反相基准电压，A₁输出高电位，通过由光电二极管DG₁和光敏电阻RG组成的光电耦合器使可控硅导通角减少，从而达到小电源充电的目的。

由三端稳压器IC₁输出的13.8伏电源经R₁₂、R₁₃、R₁₄(12伏)或R₁₆、R₁₅(24伏)分压后加到A₃的反相输入端，可控硅输出正极电压通过R₁₇R、R₁₈分压后加至A₃的正相输入端。当电池电压上升到13.8伏或27.6伏时，A₃的正相输入端高于反相输入端，A₃输出高电位，充电指示灯LEG灭，同时经D₁₇、R₂₀使T₂导通，继电器线圈通电吸合，J₂的常闭触点切断整流变压器B₂的线圈L₂及电机DF的电源，使可控硅整流电路停止工作，充电变压器的空载损耗从80W左右下降到2W。同时J₂的常开触点分别接通R₁₄、R₁₃，并联R₁₆、R₁₆，使A₃的反相输入端的基准电压降低，从而避免当电池电压稍低于基准电压而出现频繁动作的发生。

当可控硅在导通的瞬间，恒流源反应速度较慢而处于全导通状态，输出电压迅速上升超过A₃的反相输入端基准电压而使A₃重新输出高电位，再次切断可控硅整流电路，造成通、断、通、断反复频繁动作，为避免该现象的发生，在A₃的输入输出端接入了正反馈电容C₇C₈，由于A₃的输出电位从高突跳到低电位，此时虽然可控硅输出的电压超过了反相的基准电压，由于电容C₇C₈的作用，A₃的正相输入端电位仍保持低于反相输入端，A₃仍然输出低电位，必须经R₁₇充电一段时间后，才能由低变高，但此时恒流源控制电路已进入控制可控硅导通角状态，电压也随之减小继续对电池进行充电。

对有硫化现象及新电池首次充电，必须连续冲70-80小时，在电路里设置选择开关K₂、电阻R₄₃、R₁₈的目的是使A₃的正相输入端仍然低于反相输入端电位，A₃的输出端一直处于低电位而无法切断可控硅整流电源，从自动变为手动状态。充电期间，当充电导线X₁X₂与电池分离时，虽然电池电源对电池识别调整电路已经断开，但该可控硅输出的电池仍然保持接通状态，电池极性识别调整电路仍然保持原充电电池的极性输出使X₁X₂带电。当对另一个电池充电时就失去了无极性功能，一但接错蓄电池极性就会损坏充电器及蓄电池，因此必须有自动复位功能。本电路设置了可控硅整流电路来完成自动复位功能。当导线X₁、X₂与蓄电池断开后，恒流源使可控硅导通角增大，使电容C₂两端电压升高达40伏左右，此时A₃正相输入端的电位高于反相输入端，使A₃输出高电位，继电器J₂线圈通电吸合，J₂的常闭触点切断可控研整流电源，可控硅截止，电容C₂向R₉R₁₇R₁₉直流电流表A及电池极性识别电路放电。当放电到低于17伏时，J₃线圈断电释放，J₃的触点将R₁₂R₁₃R₁₄接通，使A₃反相输入端的基准电压降低(24伏降到12伏)，由于C₆容量较大，通过对R₁₈的放电时间常数远远大于C₂，A₃的正相输入端电位一直高于反相，A₃输出高电位使可控硅处于截止状态。当C₂两端电压降到低于2伏时，极性识别调整电路没有识别电压输出，J₄线圈断电释放，J₄的常闭触点接通J₂的线圈通电吸合，J₂的常闭触点切断可控硅整流变压器电源，X₁X₂两端无电压输出，完成自动复位功能。

Claims

1、一种智能充电器，由整流充电变压器(1)、小型控制变压器(2)、三端稳压电源(3)、电池极性识别调整电路(4)、电池电压识别调整电路(5)、恒流源控制电路(6)、充电电流自动转换电路(7)，自动停充控制电路(8)、可控硅整流电路(9)、可控硅触发脉冲电路(10)及直流接触器(11)等构成，其特征在于：

a、所说的电池极性识别调整电路由二极管D₂₄-D₃₁，电阻R₂₉-R₄₂，三极管T₄、T₅，运算放大器A₅、A₆，继电器J₄，直流接触器ZC组成，其中运算放大器A₅的正相输入端经分压电阻R29接至二极管D₂₉与电阻R41的一端，A₅的负相输入端经分压电阻R32接地端，A₅的输出端经电阻R₃₃接三极管T₄的基极，三极管T₄的发射极接地端，T₄的集电极接直流接触器ZC的一端，ZC的另一端一路接三端稳压器IC₂，一路接至继电器J₄的一端，J₄的另一端经二极管D₂₅接三极管T₅的集电极，T₅的发射极接地，T₅的基极经电阻R₃₉接运算放大器A₆的输出端，运算放大器A₆的正相输入端经分压电阻R₂₅接至二极管D₃₁与电阻R₄₂的一端，A₆的负相输入端经分压电阻接地端；

b、所说的电池电压识别调整电路由电阻R₂₁-R₂₇，二极管D₁₉，三极管T₃，运算放大器A₄，继电器J₃组成，运算放大器A₄的正相输入端经分压电阻R₂₁、R₉接运算放大器A₂的正相输入端，A₄的负相输入端接分压电阻R₂₄、R₂₂一端，A₄的输出端经电阻R₂₆、R₂₇接三极管T₃的基极，T₃的集电极同接二极管D₁₉一端以及继电器J₃的一端，J₃和二极管D₁₉的另一端接三端稳压器IC₁的正输出端；

c、所说的恒流源控制电路由电阻R₅-R₈，电位器W，负反馈电容C₅、发光二极管DG，光敏电阻RG，运算放大器A1组成，运算放大器A1的正相输入端接直流电流表A的正极，A₁的负相输入端接分压电阻R₆与R₇的一端，A₁的输出端经电阻R₈接发光二极管DG的一端，其中由发光二极管DG与光敏电阻RG构成一个光电耦合器，发光二极管DG的另一端接至三端稳器IC₁的正输出端；

D、所说的充电电流转换电路由电阻R₉-R₁₁，二极管D₁₆，运算放大器A₂，继电器J₁组成，运算放大器A₂的正相输入端接分压电阻R₉、R₁₀，并经电阻R₁₀接至直流电流表A的负极，A₂的负相输入端接运算放大器A₃的负相输入端，A₂的输出端一路接继电器J₁和二极管D₁₆的一端，一路接电阻R₁₁的一端，二极管D₁₆和继电器J₁的另一端接三端稳压器IC₁的一端；

E、所说的自动停充电控制电路由电阻R₁₂-R₂₀，电阻R₄₃，开关K₂，二极管D₁₇、D₁₈，发光二极管LED₁，电容C₆-C₈，三极管T₂，运算放大器A₃、继电器J₂组成，运算放大器A₃的正相输入端经电阻R₁₈接三极管T₂的发射极，A₃的负相输入端接运算放大器A₂的负相输入端，A₃的输出端经二极管D₁₇、电阻R₂₀接三极管T₂的基极，三极管T₂的集电极接继电器J₂和二极管D₁₈的一端，J₂和D₁₈的另一端接三端稳压器IC₁的一端。