CN2604813Y - 快速充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池充电器，它由电源电路、控制电路两部分组成，其中电源电路为开关电源，以脉宽调制器UC3842为主体，并由开关变压器、MOS开关管、快速恢复二极管、光隔、电阻以及电容等部件构成，控制电路主要由单片机及其外围部件组成，通过单片机实现程控恒流，有效的延长了电池使用寿命；此外还具有“－ΔV”“Tmax”“Vmax”“定时充电”等检测控制，做为安全保护措施；只需7－15分钟就可将6－20节电池充满电，充电速度快，并有快充指示、满充指示、故障指示，使用方便，安全可靠，停机准确，可保证100％充满，不过充，且能防止电池发热。

Description

快速充电器

技术领域

本实用新型涉及二次电池充电器。

背景技术

目前市场上所见的各类镍镉/镍氢电池充电器，有普通型与快速型之分。普通型的充电时间很长，约十几小时左右。快速型的充电器大都采用1C-4C的充电速率，充电时间在20-70分钟。1C-2C充电速率大都采用电压电压负增量“ΔV”检测控制；3C-4C充电速率大都采用“零ΔV”“-ΔV”“ΔT/Δt”检测控制，且当充电出现“零ΔV”“-ΔV”“ΔT/Δt”时，快速充电立即终止转到涓流充电，如果单纯增大充电电流，采用上叙的控制将使电池充不足电，且电池发热、放气严重，从而影响了电池的使用寿命。

本实用新型的目的是提供一种充电速率高，充电时间短，不过充，且能在充电过程中防止电池发热的超快速充电器。

发明内容

本实用新型包括电源电路、由程控恒流部分、控制部分组成的控制电路，其中电源电路为开关电源，以脉宽调制器UC3842为主体，并由开关变压器、MOS开关管、快速恢复二极管、光隔、电阻以及电容等部件构成；控制电路主要由单片机及其外围部件组成，通过单片机实现程控恒流。

本实用新型充电过程分为4个阶段，即预充电、快速充电、补足充电、涓流充电。采用程控恒流源得到各阶段所需的充电电流，预充电充电速率为0.1C，快速充电充电速率为10C，补足充电充电速率为8C→6.5C→4.5C→2.5C，涓流充电的速率为0.1C。快速充电器主要采用“+ΔV/Δt”“零ΔV”“ΔT/Δt”相结合来检测控制，停机准确可保证100％充满、不过充，不发热，延长电池使用寿命。另外其充电器具有“-ΔV”“Tmax”“Vmax”“定时充电”等检测控制，做为安全保护措施。只需7-15分钟就可将6-20节电池充满电，充电速度快，并有快充指示、满充指示、故障指示，使用方便，安全可靠，停机准确，可保证100％充满。不过充，且能防止电池发热。

附图说明附图为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型的组成、连接方式及工作原理详述如下：

图中，电源电路部分为，交流220V的两个输入端分别串接保险丝F1和NTC电阻R21，F1和R21的另一端接变压器T1的两个输入端，T1的两个输出端接桥式整流器KBJ40B的1、3输入端，输出2端接电容C13正极、R22一端、变压器T2的1端，变压器的2端接MOS开关管Q4(K2610)的源极，Q4的栅极接R14、R25的一端，输出4端接C13负极、R14另一端、C14一端，C14另一端接UC3842的8脚、IC2(CNY17F-2)的5脚、R26、R28、C17的一端，R22另一端接UC3842的7脚，R25另一端接UC3842的6脚，T2的3端接二极管D9的正极R23、R29的一端，R23的另一端接C4一端，C4另一端接D9的负极、C11正极、C15、R10一端接UC3842的7脚，Q4的漏极接C15另一端、C11负极、C16一端、UC3842的5脚、T2的4端、R27的一端，C16的另一端接UC3842的4脚、R28一端，UC3842的3脚接C17、R29、R26另一端、IC3的4端，IC3的5端接R10另一端，UC3842的2脚接R15、R16的一端，UC3842的1脚接R15另一端，R16另一端接IC2的4端、R27的另一端；IC2的1端接R9、R32一端、D13正极，IC2的2端接IC3的2端、IC4的2端、T2的6端、C18负极、C19负极、D12正极、R18、R5、R11、R12、R19、R7、C9、C8一端、C10负极、Q1发射极、C6负极接输出充电的负极、接地；T2的8端接FEP30DP的1端、R4、C1一端、D8正极，D8负极接R13一端，C1另一端接R1一端，R4另一端接C3一端，T2的7端接FEP30DP的2端，R1另一端接FEP30DP的3端、R2一端、L1一端，R2的另一端接C17一端，L1的另一端接C6正极、D1负极、D3负极、D2负极、R8一端、Q3发射极、输出充电正极；D1正极接R5另一端，D3正极接D4、D5的正极，D4负极接R11另一端、R6一端、C7一端，R6另一端接Q1基极，R13另一端接C7另一端R18一端、R12一端、C8一端，R18另一端接Q1集电极、C10正极D6正极，D6负极接C9另一端、R19、R20一端、Q2基极，Q2发射极接R7另一端，R8另一端接Q3基极、Q2集电极，C3另一端、C17另一端、R18另一端接GND1，D2正极接R20另一端、Q3集电极、R30一端，R30另一端接IC3的1端，T2的5端接R31一端，R31的另一端接D10正极、R24一端，R24另一端接C5一端，D10的负极接C5、C18另一端R17一端、D7负极、IC4的1脚，D7正极接IC4的3脚、C19正极、D12负极、+5V电源，R17的另一端接NET1；

控制电路部分为，D13的正极接R34一端，R34另一端接IC5(LM393)的1端、R35的一端，R35的另一端接R38、C21、R27一端、IC5的3端，IC5的2脚接R36一端，R36的另一端接J3热敏元件，R38的另一端接R40一端、接+5V电源，IC5的5端接R39、R40的另一端，IC5的6端接C20、R49、R60、R61、R47一端，R49另一端接GND1，IC5的7脚接R32、R33另一端，IC5的8脚、D16负极、D15负极、D14负极、R55、R56、R58、C26、C25一端、IC6(HT46R23)的16脚、NTC2的一端、R50、R51一端接+5V电源，R42、R44、R46接BAT+，R50另一端接ID2端、R48一端，R48另一端接C22一端接IC6的2脚，R51的另一端接NTC1的1端R52的一端，R52的另一端接C23一端接IC6的1脚，NTC2的另一端接C24、R54、IC6的7脚，D16的正极、R41的一端、R42的另一端接IC6的8脚，R43一端、R44另一端、D15的正极接IC6的9脚，R45的一端、R46的另一端、D14的正极接IC6的10脚，IC12脚接D18负极，D18正极接R55的另一端，IC6的13脚接D17的负极，D17的正极接R56的另一端，IC6的14脚接R57一端，R57的另一端接Q5的基极，R58的另一端接C27一端接IC6的15脚，IC6的17脚接R59一端、C25另一端，IC6的23脚接R60另一端，IC6的24脚接R61的另一端，Q5集电极接NET1、BUZZR，IC5的4脚、C21、R37、R39、R41、R43、R45、C22、C23、R59、C27、C26、C24、R54的另一端、IC6的11脚、Q5的发射极、BUZZR的另一端接地。

在初级除采用保险管F1进行短路保护，还采用了NTC电阻R21来减少对电网和电路的冲击。采用R26、R29、C17等元件进行限流保护，没有采用常规的用采样电阻的方法，减少了损耗。开关电源以脉宽调制器UC3842为主体，并由开关变压器T2、MOS开关管Q4、快速恢复二极管D15A、光隔IC2、光隔IC3以及电阻电容等部件构成开关电源，开关电源的频率高达100KHz，它有两个控制闭合环路，一个是闭合环路(I)，通过光隔IC3直接反馈输出电压信号做为反馈电压信号给UC3842的电流传感端Pin3，实现输出电压调整和保护，一个是闭合环路(II)，通过光隔IC2直接反馈输出电压信号和控制电流大小信号做为反馈信号给UC3842的电流传感端Pin2，用于控制程控电流的大小，同时用于控制因负载变化引起的的输出电压变化，使电路具备了良好的负载调整率。其两个闭合环路控制实现如下，闭合环路(I)的实现方法是，一，通过D8、R13、C7、R6、R11、R18、Q1、C10、R12、C8等元件来实现对每个周期开关电源占空比的检测，当占空比过大时，C10的电压升高，通过D6制Q2。通过Q2控制Q3导通，再通过光藕IC3反馈到初级，停止输出。并且由于Q3的导通，实现通过负载电池对电路的自锁。二，当负载端出现超过60V的高压时，通过D2、R20、R19使Q2导通，同样也使输出停止，并且当负载是电池时也能实现电路的自锁，实现实现双重保护。闭合环路(II)的实现方法是检测采样电阻R18的电压，通过与基准电压的比较，当电流过大时，比较器输出高电平，通过光藕IC2，反馈到初级停止输出，实现限流。通过稳压管D3，二极管D5，电阻R9检测负载电压，当超过时，通过光藕IC2反馈到初级，停止输出，实现限压。程控恒流的实现，主要是通过单片机IC6给其PB6、PB7、PA1脚置相应的高低电平，通过电阻R61、R60、R47、R49得到不同的基准电源给IC5 LM393，使其与R18的采样电阻的电压比比较，当电流过大时，比较器输出高电平，通过光藕IC2，反馈到初级停止输出，实现限流。如给PB6、PB7、PA1置111，则得到10C的充电电流，如置110则得到8C的充电电流。

控制部分主要是单片机IC6及其外围部件组成，在其快速充电器中，其单片机一共使用了6个A/D口，即从PB0-PB5。PB5用于采样电池的温度，采样温度主要是通过贴在电池组的热敏电阻实现的；PB4用于采样识别电阻，通过识别电阻可知所要充电的电池节数(6节-20节电池组)，然后调用相应的充电参数，实现理想充电；PB3用于采样的环境温度，当检测到充电器内的环境温度异常时，切断充电回路；PB0-PB2三个端口都是用来采样电池电压，由于电池节数范围大，即从6-20节，为了提高采样精度并能准确控制电池的充电状态，所以6-10节采用PB0，11-15节采用PB1，16-20节采用PB2。由于电池电压变化范围大，为了保护采样端口，通过D14、D15、D16限制PB0～PB2的端口电压不超过5.5V。别外单片机通过控制其PD0脚，从而能控制蜂鸣器；控制PC0、PC1脚，从而控制LED的显示，绿灯常亮表示有电源或涓流充电或充满电，绿灯闪烁表示进入快充，红灯亮表示有故障。

Claims (2)

1、一种快速充电器，其特征在于：它包括电源电路、控制电路，其中电源电路为开关电源，以脉宽调制器UC3842为主体，并由开关变压器、MOS开关管、快速恢复二极管、光隔、电阻以及电容等部件构成；控制电路主要由单片机及其外围部件组成，通过单片机实现程控恒流。

2、如权利要求1所述的快速充电器，其特征在于：它包括如下组件及采用如下方式连接：

电源电路部分为，交流220V的两个输入端分别串接保险丝F1和NTC电阻R21，F1和R21的另一端接变压器T1的两个输入端，T1的两个输出端接桥式整流器KBJ40B的1、3输入端，输出2端接电容C13正极、R22一端、变压器T2的1端，变压器的2端接MOS开关管Q4(K2610)的源极，Q4的栅极接R14、R25的一端，输出4端接C13负极、R14另一端、C14一端，C14另一端接UC3842的8脚、IC2(CNY17F-2)的5脚、R26、R28、C17的一端，R22另一端接UC3842的7脚，R25另一端接UC3842的6脚，T2的3端接二极管D9的正极R23、R29的一端，R23的另一端接C4一端，C4另一端接D9的负极、C11正极、C15、R10一端接UC3842的7脚，Q4的漏极接C15另一端、C11负极、C16一端、UC3842的5脚、T2的4端、R27的一端，C16的另一端接UC3842的4脚、R28一端，UC3842的3脚接C17、R29、R26另一端、IC3的4端，IC3的5端接R10另一端，UC3842的2脚接R15、R16的一端，UC3842的1脚接R15另一端，R16另一端接IC2的4端、R27的另一端；IC2的1端接R9、R32一端、D13正极，IC2的2端接IC3的2端、IC4的2端、T2的6端、C18负极、C19负极、D12正极、R18、R5、R11、R12、R19、R7、C9、C8一端、C10负极、Q1发射极、C6负极接输出充电的负极、接地；T2的8端接FEP30DP的1端、R4、C1一端、D8正极，D8负极接R13一端，C1另一端接R1一端，R4另一端接C3一端，T2的7端接FEP30DP的2端，R1另一端接FEP30DP的3端、R2一端、L1一端，R2的另一端接C17一端，L1的另一端接C6正极、D1负极、D3负极、D2负极、R8一端、Q3发射极、输出充电正极；D1正极接R5另一端，D3正极接D4、D5的正极，D4负极接R11另一端、R6一端、C7一端，R6另一端接Q1基极，R13另一端接C7另一端R18一端、R12一端、C8一端，R18另一端接Q1集电极、C10正极D6正极，D6负极接C9另一端、R19、R20一端、Q2基极，Q2发射极接R7另一端，R8另一端接Q3基极、Q2集电极，C3另一端、C17另一端、R18另一端接GND1，D2正极接R20另一端、Q3集电极、R30一端，R30另一端接IC3的1端，T2的5端接R31一端，R31的另一端接D10正极、R24一端，R24另一端接C5一端，D10的负极接C5、C18另一端R17一端、D7负极、IC4的1脚，D7正极接IC4的3脚、C19正极、D12负极、+5V电源，R17的另一端接NET1；

控制电路部分为，D13的正极接R34一端，R34另一端接IC5(LM393)的1端、R35的一端，R35的另一端接R38、C21、R27一端、IC5的3端，IC5的2脚接R36一端，R36的另一端接J3热敏元件，R38的另一端接R40一端、接+5V电源，IC5的5端接R39、R40的另一端，IC5的6端接C20、R49、R60、R61、R47一端，R49另一端接GND1，IC5的7脚接R32、R33另一端，IC5的8脚、D16负极、D15负极、D14负极、R55、R56、R58、C26、C25一端、IC6(HT46R23)的16脚、NTC2的一端、R50、R51一端接+5V电源，R42、R44、R46接BAT+，R50另一端接ID2端、R48一端，R48另一端接C22一端接IC6的2脚，R51的另一端接NTC1的1端R52的一端，R52的另一端接C23一端接IC6的1脚，NTC2的另一端接C24、R54、IC6的7脚，D16的正极、R41的一端、R42的另一端接IC6的8脚，R43一端、R44另一端、D15的正极接IC6的9脚，R45的一端、R46的另一端、D14的正极接IC6的10脚，IC12脚接D18负极，D18正极接R55的另一端，IC6的13脚接D17的负极，D17的正极接R56的另一端，IC6的14脚接R57一端，R57的另一端接Q5的基极，R58的另一端接C27一端接IC6的15脚，IC6的17脚接R59一端、C25另一端，IC6的23脚接R60另一端，IC6的24脚接R61的另一端，Q5集电极接NET1、BUZZR，IC5的4脚、C21、R37、R39、R41、R43、R45、C22、C23、R59、C27、C26、C24、R54的另一端、IC6的11脚、Q5的发射极、BUZZR的另一端接地。

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