WO2013152571A1

WO2013152571A1 - 智能脉冲温控充电器

Info

Publication number: WO2013152571A1
Application number: PCT/CN2012/081273
Authority: WO
Inventors: 李梦全
Original assignee: 杭州创美实业有限公司
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-10-17
Also published as: US20140139177A1; US9270129B2; CN102629773A; CN102629773B

Abstract

一种智能脉冲温控充电器，由壳体及充电电路组成，该充电电路由高压开关电源电路（1）及低压控制电路（3）组成，该低压控制电路（3）中：采用单片机控制，该单片机的三个引脚作为输入端，分别连接温度采样电路、蓄电池DC的充电电压采样电路、充电电流采样电路；该单片机的两个引脚作输出端，其中一个引脚通过光电耦合器与高压开关电源连接，另一个引脚依次与双色发光管和散热风扇连接。该充电器采用温度传感器以及单片机程序控制，以脉冲电流充电，具有可消除蓄电池充电过程中产生的极化，充电电压和电流能根据环境温度自动调整的特点。

Description

智能脉冲温控充电器

技术领域

[0001 ] 本发明涉及一种蓄电池充电器，具体涉及一种用于电动自行车铅酸蓄电池使用后的补充充电。背景技术

[0002] 现有的电动车铅酸蓄电池充电器，多为恒流、恒压、恒压涓充三阶段充电模式，输出都是直流，充电时蓄电池会产生极化，其次充电电压值和电流值都是以 25°C温度条件下给出的。由于铅酸蓄电池的充电、受气温的影响很大，因此夏季将会过充，冬季将会充电不足，过充和欠充会引起铅酸蓄电池的失水和硫酸盐化。发明内容

[0003] 本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，采用温度传感器，并采用单片机程序控制，以脉冲电流充电，可消除蓄电池充电过程中产生的极化，充电电压和电流能根据环境温度自动调整。

[0004] 本发明提出以下技术方案：

智能脉冲温控充电器，由壳体及充电电路组成，所述充电电路由高压开关电源电路及低压控制电路组成，其特征在于所述低压控制电路中：采用单片机控制，该单片机的三个引脚作输入端，分别连接温度采样电路、蓄电池 DC 的充电电压采样电路、充电电流采样电路；该单片机的两个引脚作输出端，其中一个引脚通过光电耦合器与高压开关电源连接，另一个引脚依次与双色发光管和散热风扇连接。

[0005] 所述低压控制电路中的单片机，其三个引脚作输入端：

稳压集成块经电阻 R19 连接相互串联的温敏二极管 D10、二极管 Dl l、 D12, 并通过所述二极管 D12 的负极接地，电阻 R19 和温敏二极管 D10 的节点接单片机的第 5 脚，作为所述温度采样电路；

蓄电池 DC 的负极经接插件 SK接电阻 R15、 R16 的一端，电阻 R15 的另一端接地，电阻 R16 的另一端接电容 C14 和单片机的第 6 脚，作为所述充电电流采样电路；

蓄电池 DC 的正极经接插件 SK 接二极管 D9 的正极和继电器 K 的触点的一端，二极管 D9的负极接继电器 K 的线圈和电阻 R17 的一端，电阻 R17 的另一端经电阻 R18 接地，电阻 R18并联电容 C12 作为分压滤波电路，电阻 R18、 R17 的分压点接单片机的第 7 脚，作为所述充电电压采样电路；

继电器 K 的触点的另一端接二极管 D7 的负极，二极管 D7 的正极接高频变压器的次级线圈的 5 号接线端，次级线圈的 6 号接线端接地。

[0006] 所述低压控制电路中的单片机，有二个引脚作输出端：

单片机的第 2 脚经电阻 R13、光电耦合器 PC 的发光管、指示发光管 VL1 接地以控制高压开关电源；

单片机的第 3 脚经电阻 R25 接三极管 VT2 的基极， VT2 的集电极接电阻 R23、 R26、 R27的连接点， R26 的另一端接双色发光管 VL2 的红灯， R27 的另一端接三极管 VT3 的基极， VT3的发射极接 VT4 的基极， VT3 的集电极接双色发光管 VL2 的绿灯和电阻 R24 的一端， VT4 的发射极接地， VT4 的集电极接散热风扇 FS 的负端，散热风扇的正端经电阻 R14 接电容 C13 的正端和二极管 D8 的负极，二极管 D8 的正极接高频变压器的次级线圈的 7 号接线端，次级线圈的 8 号接线端接地。

所述的低压控制电路中，蓄电池 DC 与接插件连接，蓄电池 DC 的正极经二极管 D9、继电器 K 的线圈、电阻 R20、 R21 分压、电容 C15、 C16 滤波、稳压集成块稳压、电阻 R22 微调后输出 5. 12V 电压，再经电容 C17、 C18 滤波后，供给单片机作工作电源。

[0007] 所述高压开关电源电路中，光电耦合器 PC 的光电三极管的集电极，接电阻 R5 和 R6的节点，电阻 R5 的另一端分两路，一路经电阻 R1 接高频变压器的初级线圈的 1 号接线端，另一路经电阻 R11 和二极管 D6 接高频变压器的初级线圈的 3 号接线端，电阻 R6 的另一端接集成电路的第 2 脚。

[0008] 本发明的工作原理是：由单片机通过温度传感器 2 检测环境温度（温度传感器采用温敏二极管 D10 ) ，自动计算出当前应充的电压和电流，并通过光电耦合器，控制开关电源输出的一定占空比的每秒钟脉冲个数，来控制充电的电压和电流。

[0009] 本发明的有益效果是：本发明与现有的铅酸蓄电池充电器相比，具有五个特点：

1、脉冲充电，有利于消除充电时产生的极化； 2 、根据环境温度自动调整充电电压和电流，使铅酸蓄电池热天不过充，冷天不欠充； 3、有涓充报时功能，铅酸蓄电池达到涓充绿灯亮时，还需再充 2-3 小时（而现有的充电器无报时功能）； 4、五阶段充电模式； 5、防电池极性反接保护功能。附图说明

[0010] 图 1 是本发明的原理框图。

[001 1 ] 图 2 是本发明的电路原理图。具体实施方式

[001 2] 以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明。

[001 3] 如图 1、图 2 所示，本发明所述的智能脉冲温控充电器，由壳体以及充电电路组成，为使图面整洁，图中壳体省略不画。

[0014] 所述充电电路包括高压开关电源电路 1 及低压控制电路 3。

[001 5] 在高压开关电源电路中，插头 PL 接 220V 交流电源，插头的二根电源线分别经过熔断器 F和负温度系数热敏电阻 RT，二根电源线之间连接有电容 Cl，二根电源线分别经扼流线圈 L 接桥式整流电路（由二极管 Dl、 D2、 D3、 D4 组成）的输入端。桥式整流电路的正、负输出端接滤波电容 C2，滤波电容 C2 的正端接电阻 R R2、 R3 和电容 C3 的一端以及高频变压器 T 的初级线圈（即高压侧）的 1 号接线端，电阻 R2 和电容 C3 并联后接二极管 D5 的负极，电阻 R3 串联电容 C4，二极管 D5 的正极和电容 C4 的另一端接高频变压器的初级线圈的 2号接线端和场效应管 VT1 的漏极（即图 2 中的 D 极），场效应管的源极（图中的 S 极）接电阻

R4、 R8 的一端，电阻 R4 的另一端接高压侧的公共端，电阻 R8 的另一端接电容 C8 和集成电路（脉宽调制集成电路，推荐采用 UC3842 )的第 3 脚，集成电路的第 1 脚和第 2 脚间并联接电阻 R7 和电容 C7，第 2 脚又接电阻 R6，电阻 R6 的另一端接光电耦合器 PC 的光电三极管的集电极和电阻 R5，电阻 R5 的另一端接高压侧电源（电阻 R5 与电阻 R1 连接），光电三极管的发射极接高压侧的公共端；集成电路的第 8 脚输出 5V稳压电源，第 8 脚接滤波电容 C9 和电阻 R12，电阻 R12 的另一端接集成电路的第 4 脚和电容 C10，集成电路的第 5 脚接高压侧公共端，集成电路的第 7 脚接高压侧工作电源，集成电路的第 6 脚通过电阻 R9 接场效应管的栅极（图 2 中的 G 极）和电阻 R10，电阻 R10 的另一端接高压侧公共端；高频变压器的 3 号接线端经二极管 D6、电阻 R11 接电容 C5 的正端，电容 C5 与电容 C6、稳压管 DW 并联， C5 的正端又经电阻 Rl 接 300V 高压整流电源（上述二极管 Dl、 D2、 D3、 D4 组成的桥式整流电路输出 300V 电压）。

[001 6] 说明：上述高频变压器设有四组相互独立的绕组（共铁芯），第一绕组的接线端子分别为所述 1 号、 2 号接线端（处于电路的高压侧），第三绕组的接线端子分别为 5 号、 6 号接线端（处于电路的低压侧）；第二绕组的接线端子分别为 3 号、 4 号接线端（4 号接线端连接公共端），第四绕组的接线端子分别为 7 号、 8 号接线端， 4 号接线端和 8 号接线端之间接有电容 Cl l。

[001 7] 上述结构与常规充电器类似。

[001 8] 所述低压控制电路中：采用单片机作为主控芯片（单片机推荐采用

PIC12F675 ) ，其三个引脚作输入端，其中稳压集成块（三端稳压集成电路，推荐采用 7805 ) 经电阻 R19 接串联的温敏二极管 D10、二极管 Dl l、 D12, 二极管 D12 的负极接地，电阻 R19 和温敏二极管 10 的节点接单片机的第 5 脚，作温度采样电路；蓄电池 DC 的负极经接插件 SK接电阻 R15、 R16, 电阻 R15 的另一端接地，电阻 R16 的另一端接电容 C14 和单片机的第 6 脚（电容 C14 另一端接地），作充电电流采样电路；蓄电池 DC 的正极经接插件 SK接二极管 D9 的正极和继电器 K 的触点的一端，二极管 D9 的负极接继电器 K 的线圈和电阻 R17，电阻 R17 的另一端接电阻 R18，电阻 R18 并联电容 C12，接成分压滤波电路，电阻 R17、 R18 的分压点接单片机的第 7脚，作充电电压采样电路；继电器 K 的触点的另一端接二极管 D7 的负极，二极管 D7 的正极接高频变压器的 5 号接线端，高频变压器的 6 号接线端接地。

[001 9] 所述低压控制电路中：单片机有二个引脚作输出，其第 2 脚经电阻 R13 与光电耦合器 PC 的发光管连接，光电耦合器 PC 的发光管经指示发光管 VL1 接地，作控制高压开关电源的用途；其第 3 脚经电阻 R25 接三极管 VT2 的基极，三极管 VT2 的集电极接电阻 R23、 R26、 27 的连接点，电阻 R26 的另一端接双色发光管 VL2 的红灯，电阻 R27 的另一端接三极管 VT3的基极，三极管 VT3 的发射极接三极管 VT4 的基极， VT3 的集电极接双色发光管 VL2 的绿灯和电阻 R24 的一端，三极管 VT4 的发射极接地，三极管 VT4 的集电极接散热风扇 FS 的负端，散热风扇的正端经电阻 R14, 接电容 C13 的正端和二极管 D8 的负极，二极管 D8 的正极接高频变压器的 7 号接线端， 8 号接线端接地。所述电阻 R24 的另一端与所述电容 C13 的正端连接，散热风扇 FS 并联有二极管 D13。

[0020] 所述的低压控制电路中单片机的工作电源取自蓄电池 DC (使用后需补充充电的蓄电池还存有一定的电量）；蓄电池 DC 经接插件后，其正极经二极管 D9、继电器 K 的线圈，经电阻 R20、 R21 分压，经电容 C15、 C16 滤波，再经所述稳压集成块稳压，以及电阻 R22 微调后输出稳压值为 5. 12V 的电压，再经电容 C17、C18 滤波后，供给单片机作工作电源。

[0021 ] 220V 交流电源，经整流滤波后，得到约 300V 的直流电压；一路从高频变压器的 1号接线端输入，经高频变压器的 1 号接线端、 2 号接线端加到功率场效应管的漏极；另一路通过启动电阻 R1 接电容 C5 的正端，当光电耦合器 PC 中的发光管受控导通时，光电三极管也导通，使集成电路工作，集成电路的第 6 脚输出约 54KHZ 的开关脉冲，使场效应管 VT1 导通或阻断，通过高频变压器的互感，得到正常工作所需的电压：使 5 号、 6 号接线端输出充电电压，使 3 号、 4 号接线端输出高压侧工作电源， 7 号、 8 号接线端输出散热风扇 FS 及指示灯（即双色发光管 VL2 ) 所需的电压；当光电耦合器 PC 中的发光管受控关断时，集成电路也使场效应管 VT1 关断。

Claims

权利要求书

1. 智能脉冲温控充电器，由壳体及充电电路组成，所述充电电路由高压开关电源电路（1 ) 及低压控制电路（3 ) 组成，其特征在于所述低压控制电路中：采用单片机控制，该单片机的三个引脚作输入端，分别连接温度采样电路、蓄电池的充电电压采样电路、充电电流采样电路；该单片机的两个引脚作输出端，其中一个引脚通过光电耦合器与高压开关电源连接，另一个引脚依次与双色发光管和散热风扇连接。

2. 根据权利要求 1 所述的智能脉冲温控充电器，其特征在于：所述低压控制电路中的单片机，其三个引脚作输入端：

蓄电池的正极经接插件 SK 接二极管 D9 的正极和继电器 K 的触点的一端，二极管 D9 的负极接继电器 K 的线圈和电阻 R17 的一端，电阻 R17 的另一端经电阻 R18 接地，电阻 R18 并联电容 C12 作为分压滤波电路，电阻 R18、 R17 的分压点接单片机的第 7 脚，作为所述充电电压采样电路；

继电器 K 的触点的另一端接二极管 D7 的负极，二极管 D7 的正极接高频变压器 T 的次级线圈的 5 号接线端，次级线圈的 6 号接线端接地。

3. 根据权利要求 1 或 2 所述的智能脉冲温控充电器，其特征在于：所述低压控制电路中的单片机，有二个引脚作输出端：

4. 根据权利要求 3 所述的智能脉冲温控充电器，其特征在于：所述的低压控制电路中，蓄电池与接插件连接，蓄电池的正极经二极管 D9、继电器 K 的线圈、电阻 R20、 R21 分压、电容 C15、 C16 滤波、稳压集成块稳压、电阻 R22 微调后输出 5. 12V 电压，再经电容 C17、 C18滤波后，供给单片机作工作电源。

5. 根据权利要求 3 所述的智能脉冲温控充电器，其特征在于：所述高压开关电源电路中，光电耦合器 PC 的光电三极管的集电极，接电阻 R5 和 R6 的节点，电阻 R5 的另一端分两路，一路经电阻 R1 接高频变压器的初级线圈的 1 号接线端，另一路经电阻 R11 和二极管 D6接高频变压器的初级线圈的 3 号接线端，电阻 R6 的另一端接集成电路的第 2 脚。