DE29608208U1 - battery charger - Google Patents
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Description
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Cardinal-Tech co., Ltd., Taiwan, Rep. ChinaCardinal-Tech co., Ltd., Taiwan, Rep. China
Die vorliegende Erfindung betrifft Batterieladegeräte und betrifft insbesondere ein Ladegerät mit einer Stromversorgungsschaltung hoher Impedanz zum Laden einer nachladbaren Batterie (Akkumulatorbatterie) , wenn die Impedanz der nachladbaren Batterie hoch ist, und mit einer Überwachungsschaltung für eine verpolt angeschlossene Batterie, um ein Warnsignal über eine lichtemittierende Diode auszugeben, wenn die nachladbare Batterie verpolt angeschlossen ist und um gleichzeitig zur Verhinderung eines Kurzschlusses die Aktivierung des Ladestroms zu verzögern.The present invention relates to battery chargers, and more particularly relates to a charger having a high impedance power supply circuit for charging a rechargeable battery when the impedance of the rechargeable battery is high, and a reverse battery monitoring circuit for outputting a warning signal via a light emitting diode when the rechargeable battery is reversely connected and at the same time delaying activation of the charging current to prevent a short circuit.
Es wurden eine Vielzahl von Batterieladegeräten zum Laden von Akkumulatorbatterien entwickelt. Normale Batterieladegeräte können jedoch nur normale Akkumulatorbatterien laden. Wenn die Impedanz einer Akkumulatorbatterie übermäßig hoch ist, kann sie nicht von einem normalen Batterieladegerät 5 geladen werden. Weiterhin kann, wenn die Akkumulatorbatterie verkehrt bzw. verpolt angeschlossen und die Stromversorgungsschaltung des Batterieladegerätes nicht ausgeschaltet ist, ein Kurzschluß auftreten.A variety of battery chargers have been developed to charge storage batteries. However, normal battery chargers can only charge normal storage batteries. If the impedance of a storage battery is excessively high, it cannot be charged by a normal battery charger 5. Furthermore, if the storage battery is connected in reverse or reverse polarity and the battery charger's power supply circuit is not turned off, a short circuit may occur.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Batterieladegerät eine Batterieimpedanzüberwachungsschaltung, die folgende Merkmalen umfaßt:According to one aspect of the present invention, the battery charger comprises a battery impedance monitoring circuit, which comprises the following features:
eine Diode und eine Reihenschaltung, die aus einem Verstärker und einem Kondensator besteht, der parallel zu dera diode and a series circuit consisting of an amplifier and a capacitor connected in parallel to the
zu ladenden nachladbare Batterie angeschlossen ist, eine Batteriespannungsüberwachungsschaltung, die einen Transformator, einen variablen Widerstand und einen Komparator umfaßt, der mit der Ausgangsseite des Transformators in Reihe verbunden ist, eine Konstantstromsteuerschaltung, die einen spannungsgesteuerten Oszillator und einen Transistor umfaßt, der mit dem Transformator gekoppelt ist, eine Stromversorgungsschaltung niedriger Impedanz und ein Induktor, der durch die Konstantstromsteuerschaltung gesteuert wird, um die nachladbare Batterie zu laden, wobei eine Stromversorgungsschaltung hoher Impedanz parallel zu der Stromversorgungsschaltung niedriger Impedanz und dem Induktor angeschlossen und dann in Reihe mit einer Spannungsteilerschaltung verbunden ist, die einen parallel zu der nachladbaren Batterie angeschlossenen variablen Widerstand umfaßt.to be charged, a battery voltage monitoring circuit comprising a transformer, a variable resistor and a comparator connected in series to the output side of the transformer, a constant current control circuit comprising a voltage controlled oscillator and a transistor coupled to the transformer, a low impedance power supply circuit and an inductor controlled by the constant current control circuit to charge the rechargeable battery, a high impedance power supply circuit connected in parallel to the low impedance power supply circuit and the inductor and then connected in series to a voltage divider circuit comprising a variable resistor connected in parallel to the rechargeable battery.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Konstantstromsteuerschaltung mit einer Stromüberwachungsschaltung verbunden, die einen Komparator und einen variablen Widerstand umfaßt, und eine Konstantstromüberwachungsschaltung, die parallel zu der nachladbaren Batterie angeschlossen ist und eine Teilerschaltung und eine Anfangszustandsüberwachungsschaltung umfaßt, die eine integrierte Verzögerungsschaltung und einen Komparator umfaßt.According to another aspect of the present invention, the constant current control circuit is connected to a current monitoring circuit which includes a comparator and a variable resistor, and a constant current monitoring circuit which is connected in parallel to the rechargeable battery and includes a divider circuit and an initial state monitoring circuit which includes an integrated delay circuit and a comparator.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Konstantstromsteuerschaltung mit einer Verpolungs-Überwachungsschaltung zur Erfassung eines verpolten Batterieanschlusses versehen, die parallel zu der nachladbaren Batterie angeschlossen und die eine lichtemittierende Diode und eine aus einem variablen Widerstand und einem Komparator bestehende Reihenschaltung umfaßt, die parallel zu der lichtemittierenden Diode angeschlossen ist.According to still another aspect of the present invention, the constant current control circuit is provided with a reverse battery connection detection circuit connected in parallel to the rechargeable battery and comprising a light emitting diode and a series circuit consisting of a variable resistor and a comparator connected in parallel to the light emitting diode.
Fig. 1 ist ein Blockschaltdiagramm eines Batterieladegerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;Fig. 1 is a block diagram of a battery charger according to the present invention;
Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm einer Ladeschaltung für eine nachladbare Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung;Fig. 2 is a circuit diagram of a charging circuit for a rechargeable battery according to the present invention;
Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer Überwachungsschaltung für eine verpolte Verbindung der Batterie geFig. 3 is a circuit diagram of a monitoring circuit for a reverse polarity connection of the battery
mäß der vorliegenden Erfindung;according to the present invention;
Fig. 4 ist ein Schaltungsdiagramm einer Batterieimpedanzüberwachungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 is a circuit diagram of a battery impedance monitoring circuit according to the present invention;
Fig. 5 ist ein Schaltungsdiagramm einer Batteriespannungsüberwachungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 5 is a circuit diagram of a battery voltage monitoring circuit according to the present invention;
Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm für eine Konstantstromüberwachungsschaltung gemäß der vorliegendenFig. 6 is a circuit diagram for a constant current monitoring circuit according to the present
0 Erfindung, und0 invention, and
Fig. 7 ist ein Schaltungsdiagramm einer Konstantstromsteuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 7 is a circuit diagram of a constant current control circuit according to the present invention.
Bezugnehmend auf Figur 1 umfaßt ein Batterieladegerät gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein eine Stromversorgungsschaltung 1 niedriger Impedanz, eine Konstantstromsteuerschaltung 2, eine Konstantstromüberwachungsschaltung 3, 0 eine Überwachungsschaltung 4 für einen verpolten Anschluß der Batterie, eine Batteriespannungsüberwachungsschaltung 5, eine Batterieimpedanzüberwachungsschaltung 6, eine Stromversorgungsschaltung 7 hoher Impedanz und eine Spannungsteilerschaltung 8.Referring to Figure 1, a battery charger according to the present invention generally comprises a low impedance power supply circuit 1, a constant current control circuit 2, a constant current monitoring circuit 3, a battery reverse connection monitoring circuit 4, a battery voltage monitoring circuit 5, a battery impedance monitoring circuit 6, a high impedance power supply circuit 7, and a voltage divider circuit 8.
5 Bezugnehmend auf die Figuren 2 bis 7 und nochmals auf Figur 1 ist die Stromversorgungsschaltung 7 hoher Impedanz5 Referring to Figures 2 to 7 and again to Figure 1, the high impedance power supply circuit 7
• ··
• · I· I
(siehe Figur 2) parallel mit der Stromversorgungsschaltung 1 mit niedriger Impedanz verbunden und in Reihe mit der Spannungsteilerschaltung 8, die parallel zu einer nachladbaren Batterie 10 geschaltet ist, verbunden. Die Überwachungsschaltung 4 für eine verpolte Verbindung der Batterie ist parallel mit zwei gegenüberliegende Seiten der nachladbaren Batterie 10 verbunden (siehe Figur 3) und umfaßt einen Komparator 40, eine LED (lichtemittierende Diode) 41 und einen variablen Widerstand 42. Der variable Widerstand 42 ist in Reihe mit dem Komparator 40 geschaltet und dann mit der Parallelschaltung aus der LED 41 und der Konstantstromsteuerschaltung 2 verbunden. Die Batterieimpedanzüberwachungsschaltung 6, die einen Verstärker 60, eine Diode 61, einen Widerstand 62 und einen Kondensator 63 umfaßt, ist parallel mit der nachladbaren Batterie 10 verbunden. Der Verstärker 60 und der Kondensator 63 sind in Reihe geschaltet und dann parallel mit der Diode 61 und dem Widerstand 62 (siehe Figur 4) verbunden. Die Batteriespannungsüberwachungsschaltung 5 umfaßt einen variablen Widerstand 50 und einen Komparator 51, der in Reihe mit der Batterieimpedanzüberwachungsschaltung 6 (siehe Figur 5) verbunden ist. Die Konstantstromüberwachungsschaltung 3 ist parallel mit der nachladbaren Batterie 10 verbunden und dann mit der Batteriespannungsüberwachungsschaltung 5 verbunden, die eine Stromüberwachungsschaltung 32 enthält, welche aus einem Komparator 3 0 und einem variablen Widerstand 31 besteht und eine Anfangszustandsüberwachungsschaltung 37 umfaßt, die aus einer Teilerschaltung 34, einer integrierten Verzögerungsschaltung 35 und einem Komparator 3 6 (siehe Figur 6) besteht. Die Konstantstromsteuerschaltung 2 0 ist mit der Überwachungsschaltung 4 für eine verpolte Verbindung der Akkumulatorbatterie, mit der Batteriespannungsüberwachungsschaltung 5 und der Konstantstromüberwachungsschaltung 3 verbunden, um einen verkehrten (verpolten) Anschluß der Akkumulatorbatterie zu überwachen, die, um einen Referenzausgangsimpuls durch eine Wechselspannungs-Rücksetzungsüberwachungsschaltung 9 bereitzustellen, gesteuert wird(see Figure 2) is connected in parallel with the low impedance power supply circuit 1 and in series with the voltage divider circuit 8 connected in parallel with a rechargeable battery 10. The battery reverse connection monitoring circuit 4 is connected in parallel with two opposite sides of the rechargeable battery 10 (see Figure 3) and comprises a comparator 40, an LED (light emitting diode) 41 and a variable resistor 42. The variable resistor 42 is connected in series with the comparator 40 and then connected to the parallel circuit of the LED 41 and the constant current control circuit 2. The battery impedance monitoring circuit 6 comprising an amplifier 60, a diode 61, a resistor 62 and a capacitor 63 is connected in parallel with the rechargeable battery 10. The amplifier 60 and the capacitor 63 are connected in series and then connected in parallel to the diode 61 and the resistor 62 (see Figure 4). The battery voltage monitoring circuit 5 includes a variable resistor 50 and a comparator 51 connected in series to the battery impedance monitoring circuit 6 (see Figure 5). The constant current monitoring circuit 3 is connected in parallel to the rechargeable battery 10 and then connected to the battery voltage monitoring circuit 5 which includes a current monitoring circuit 32 consisting of a comparator 30 and a variable resistor 31 and an initial state monitoring circuit 37 consisting of a divider circuit 34, an integrated delay circuit 35 and a comparator 36 (see Figure 6). The constant current control circuit 2 0 is connected to the accumulator battery reverse connection monitoring circuit 4, the battery voltage monitoring circuit 5 and the constant current monitoring circuit 3 for monitoring reverse connection of the accumulator battery, which is controlled to provide a reference output pulse by an AC voltage reset monitoring circuit 9.
und die einen spannungsgesteuerten Oszillator 20 und einen Transistor 21 umfaßt. Der spannungsgesteuerte Oszillator 2 0 und der Transistor 21 sind in Reihe mit der Stromversorgungsschaltung 1 {siehe Figur 7) mit niedriger Impedanz verbunden.and which comprises a voltage controlled oscillator 20 and a transistor 21. The voltage controlled oscillator 20 and the transistor 21 are connected in series to the low impedance power supply circuit 1 (see Figure 7).
Bei Gebrauch wird die nachladbare Batterie 10 mit dem Batterieladegerät durch die Klemmen 11 verbunden, wobei die Überwachungsschaltung 4 für eine verpolte Verbindung der Batterie den positiven Anschluß +VB mit der Spannung V4.2 des variablen Widerstandes 42 vergleicht. Wenn +VB>V4.2 ist, heißt das, daß die nachladbare Batterie 10 korrekt angeschlossen ist und daß die Überwachungsschaltung 4 für eine verpolte Verbindung der Batterie bei einem normalen Start ein positives Potential am Ausgang von V4.1 für die Konstantstromsteuerschaltung 2 bereitstellt. Im Gegensatz dazu wird, wenn +VB<V4.2 ist, die LED 41 eingeschaltet, um ein Warnsignal abzugeben und die Konstantstromsteuerschaltung 2 wird nicht gestartet. Wenn gestartet wird, wird die Impedanz V6.1 der nachladbaren Batterie 10, die durch die Batterieimpedanzüberwachungsschaltung 6 gemessenen wird, mit der Spannung V5.2 des variablen Widerstandes 50 am Komparator 51 verglichen. Wenn V6.1<V5.2 ist, wird ein Signal mit positivem Potential zu der Konstantstromsteuerschaltung 2 gesendet, die sie veranlaßt, die Stromversorgungsschaltung 1 mit niedriger 5 Impedanz 2 zu starten und damit wird die Stromversorgung durch die Stromversorgungsschaltung 1 niedriger Impedanz für die nachladbare Batterie 10 bereitgestellt. Die Konstantstromüberwachungsschaltung 3 verwendet die gesetzte Spannung V3.3 des variablen Widerstandes 31 als Referenzspannung. Wenn V3.3>-VB ist, stellt die Konstantstromüberwachungsschaltung 3 ein Signal mit positivem Potential für die Konstantstromsteuerschaltung 2 bereit, indem sie die Situation, daß der Ladestrom nicht den gesetzten Strom erreicht, anzeigt und die Konstantstromsteuerschaltung 2 stellt weiterhin einen Ladestrom für die nachladbare Batterie 10 bereit. Wenn V3.3<-VB ist, wird ein Signal mit niedrigem Potential durch die Kon-In use, the rechargeable battery 10 is connected to the battery charger through the terminals 11, with the battery reverse connection monitoring circuit 4 comparing the positive terminal +VB with the voltage V4.2 of the variable resistor 42. If +VB>V4.2, it means that the rechargeable battery 10 is correctly connected and the battery reverse connection monitoring circuit 4 provides a positive potential at the output of V4.1 to the constant current control circuit 2 at a normal start. In contrast, if +VB<V4.2, the LED 41 is turned on to give a warning signal and the constant current control circuit 2 is not started. When starting, the impedance V6.1 of the rechargeable battery 10 measured by the battery impedance monitoring circuit 6 is compared with the voltage V5.2 of the variable resistor 50 at the comparator 51. When V6.1<V5.2, a positive potential signal is sent to the constant current control circuit 2, causing it to start the low impedance power supply circuit 1 2, and thus the power supply is provided by the low impedance power supply circuit 1 to the rechargeable battery 10. The constant current monitoring circuit 3 uses the set voltage V3.3 of the variable resistor 31 as a reference voltage. When V3.3>-VB, the constant current monitoring circuit 3 provides a positive potential signal to the constant current control circuit 2, indicating the situation that the charging current does not reach the set current, and the constant current control circuit 2 continues to provide a charging current to the rechargeable battery 10. When V3.3<-VB, a low potential signal is sent through the constant current control circuit 2.
*t*t
stantstromüberwachungsschaltung 3 für die Konstantstromsteuerschaltung 2 bereitgestellt, das sie veranlaßt, den Ladestrom für die nachladbare Batterie 10 zu stoppen. Damit wird die Konstantstromsteuerung bewirkt. Die geteilte Spannung V3.4 der Teilerschaltung 34 wird mit der Ausgangsspannung V5.1 der Batteriespannungsüberwachungsschaltung 5 verglichen. Weil V5.1 durch die integrierte Verzögerungsschaltung 35 gesteuert wird, wird die Startzeit für V3.5 nach der von V5.1 gesetzt, um einen Kurzschluß der Klemmen 11 zu vermeiden.constant current monitoring circuit 3 is provided for the constant current control circuit 2, causing it to stop the charging current for the rechargeable battery 10. This achieves the constant current control. The divided voltage V3.4 of the divider circuit 34 is compared with the output voltage V5.1 of the battery voltage monitoring circuit 5. Because V5.1 is controlled by the integrated delay circuit 35, the start time for V3.5 is set after that of V5.1 to avoid short-circuiting the terminals 11.
Wenn V3.5 und die Ausgangsspannung V3.6 des Komparators 30 erreicht sind, wird eine Ausgangsspannung V3.1 durch die Konstantstromüberwachungsschaltung 3 für die Konstantstromsteuerschaltung 2 bereitgestellt. Wenn V4.1 und V5.1 auf positivem Potentialzustand liegen (kein verpolter Batterieanschluß existiert und die Batteriespannung ist nicht gesättigt) , wird die Konstantstromsteuerschaltung 2 eingeschaltet, um den spannungsgesteuerten Oszillator 20 zu triggern und die Spannung V3.1 wird durch den Widerstand 22 und den Kondensator 23 integriert, um V2.1 bereitzustellen, die den spannungsgesteuerten Oszillator 2 0 startet. Wenn V2.1 in den spannungsgesteuerten Oszillator eingegeben wird, stellt der spannungsgesteuerte Oszillator Impulse mit niedriger Frequenz und langer Dauer über den Transistor 21 und den Transformator 24 bereit, um die Stromversorgungsschaltung 1 mit niedriger Impedanz zu triggern, was diese veranlaßt, die nachladbare Batterie 10 mit einem Spannungsimpuls zu laden während gleichzeitig der Induktor 12 den Ladestrom puffert. Wenn die nachladbare Batterie 10 außergewöhnlich ist und eine hohe 0 Impedanz aufweist, kann die Stromversorgungsschaltung 1 mit niedriger Impedanz nicht durch die nachladbare Batterie 10 getriggert werden. Jedoch stellt die Stromversorgungsschaltung 7 hoher Impedanz einen Ausgang bereit, der durch die Spannungsteilerschaltung 8 in eine hohe Ausgangsspannung geteilt wird, der es ermöglicht, daß die nachladbare Batterie 10 aufgeladen wird, wobei diese durch eine hohe Spannung beiWhen V3.5 and the output voltage V3.6 of the comparator 30 are reached, an output voltage V3.1 is provided by the constant current monitoring circuit 3 to the constant current control circuit 2. When V4.1 and V5.1 are at a positive potential state (no reverse battery connection exists and the battery voltage is not saturated), the constant current control circuit 2 is turned on to trigger the voltage controlled oscillator 20 and the voltage V3.1 is integrated by the resistor 22 and the capacitor 23 to provide V2.1 which starts the voltage controlled oscillator 20. When V2.1 is input to the voltage controlled oscillator, the voltage controlled oscillator provides low frequency and long duration pulses through transistor 21 and transformer 24 to trigger low impedance power supply circuit 1, causing it to charge rechargeable battery 10 with a voltage pulse while at the same time inductor 12 buffers the charging current. If rechargeable battery 10 is abnormal and has a high impedance, low impedance power supply circuit 1 cannot be triggered by rechargeable battery 10. However, high impedance power supply circuit 7 provides an output which is divided by voltage divider circuit 8 into a high output voltage which allows rechargeable battery 10 to be charged by a high voltage at
niedrigem Strom (etwa wenigen mA elektrischem Strom) geladen wird.low current (about a few mA of electrical current).
Während nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß unterschiedliche Modifikationen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne die Idee und den Zweck der offenbarten Erfindung zu verlassen.While only one embodiment of the present invention has been shown and described, it is to be understood that various modifications and changes may be made without departing from the spirit and purpose of the disclosed invention.
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- 1996-05-06 DE DE29608208U patent/DE29608208U1/en not_active Expired - Lifetime
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