電源變換/鎳鎘電池充電器的製作方法

2023-05-31 02:58:06 3

專利名稱：電源變換/鎳鎘電池充電器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於由變換器從交流幹線為電池組充電的裝置。
小型電子產品趨向微薄型、多品種，使用與乾電池同規格的鎳鎘電池日益增多，鎳鎘電池充電器應對常用不同型號和節數的鎳鎘電池都能進行快慢、高效充電。目前國內外鎳鎘電池充電器和國內現已公告的有關實用新型專利技術基本是工頻交流供電，電容降壓或變壓器降壓，半波或全波整流、電容濾波，恆流源充電或恆壓遞減控制充電電流，穩壓管限壓，充電電壓檢測控制、顯示等。鎳鎘電池不同充電電流時終止充電電壓不同，同一類型電池充電曲線也有差異，僅根據終止充電電壓或點亮小電珠還不能表示電池充足，只有達到標稱放電容量才是充足電池。密閉型鎳鎘鹼性蓄電池較適合恆流源定時充電。《直流穩定電源》彭日知編，介紹的電晶體穩壓管恆流源電路，當輸入電壓大範圍變化時穩壓管工作電流大幅度變化，引起電晶體基極電位變化，集電極電流隨之變化。穩壓管滿足起始工作電流時，最大工作電流會使穩壓管功耗增加過大。雙環互補恆流源可提高輸出電流恆定性，但增加了串聯迴路的壓降。固定輸入電壓則串聯電池節數大範圍變化時，電晶體的△Vce變化範圍大，Vce－Ic非線性特性也會使集電極電流Ic變化，當節數減少，Vce增加，三極體功耗Pc＝Ic·Vce成倍上升，需用大功率管，提高散熱要求，中國專利ZL87207210提出在電源變壓器次級整流迴路中串入電容器降壓限流的方法，但如恆流源輸出多擋電流值，則調整不便。
本實用新型的目的是提供一種電源變換／鎳鎘電池充電裝置，它能對常用鎳鎘電池UM3(5號)、UM4(7號)、任意節數(例1～4節)、進行快慢、高效充電。並能輸出對稱直流電源。
本實用新型從充電和電源變換兩個功能技術角度綜合構思設計。
1.充電功能，為了在多種功能組合選擇中都能獲得高效，規範充電效果。關鍵是要解決大範圍改變選擇時，如何保持充電電流恆定，達到只需準確掌握充電時間就能充足電池容量又不致過充電目的。該裝置採用電源變壓器系列抽頭電壓與電池節數同步切換和基極，集電極，兩組電源獨立供電的發光二極體、電晶體恆流源充電電路。如

圖1從變壓器次級7.5V～端引出半波整流，C1濾波，發光二極體正向穩壓(兼作指示燈)，供BG基極偏壓Vbe，調整R4－R7控制恆定電流值，根據UM3(5號)、UM4(7號)鎳鎘電池充電特性和實驗測試，選定固定4檔，UMS二檔、慢充50mA(0.1C)15h，快充150mA(0.3C)4 1/2 h，UM4二檔慢充18mA(0.1C)、快充54mA(0.3C)，也可取50mA，簡化結構，UM4檔可兼作UM5(8號)充電用。變壓器次級輸出5檔交流電壓1.5V、3V、4.5V、6V、7.5V，充電狀態取3V～7.5V，經橋式全波整流(D3～D6)，C2濾波輸出平滑直流，經串聯充電電池加到BG集電極一發射極之間。不同充電電池節數對應變壓器次級交流電壓1節－3V、2節－4.5V、3節－6V、4節－7.5V，由開關K2同步切換，在不同節數和輸入電壓情況下，△VCe≤1V，△IC變化很小，獲得大範圍變化條件下精確的恆流特性。BG的Vce保持在1.5V±0.5V之間，最大功耗pc＝Ic。Vce≤2V×150mA＝300mW，可用小功率管，密閉型鎳鎘電池的自放電較大，每日約為0.7％，電路中用電阻R9與BG管CE端並聯，實現微電流補充充電，電流值取電池容量的0.5～1％，取2mA，可以補償電池自放電的容量損失，電池充足後轉為長時間微電流充電，可保持電池容量充足，又不會過充電。
2.電源變換器功能，取電源變壓器1.5V、3V、4.5V、6V四檔交流電壓經全波整流，電容濾波可輸出四檔直流電壓，輸出電流300mA。變壓器實際抽頭電壓應考慮額定電流時的變壓器內阻壓降及整流二極體的正向壓降。當完成常規充電功能後，撥動開關K1變壓器四檔電壓平行移位，不改變K2位置取得對稱直流電壓，同時斷開發光二極體D7，接通電源輸出插孔CK、BG截止，CE端開路，R9作微電流充電。
本實用新型採用了電源變壓器系列抽頭電壓與充電電池節數同步切換和恆流管Vb、Vc各自獨立供電，微電流補充充電等措施，恆流管處於低電壓，低功耗工作狀態，達到了大範圍改變功能選擇時保持充電電流恆定的目的。有效地實現了對UM3、UM4鎳鎘電池，1～4節任意充電節數，標準充電和快速充電的多種功能組合選擇中都能獲得高效，規範充電效果，同時獲得多擋電壓輸出電源變換器功能，統籌構思，一機兩用，操作方便，提高了功能價格比。
附圖及其說明如圖1，B電源變壓器，抽頭系列電壓1.5V、3V、4.5V、6V、7.5V／300mA，每檔各增加約1V壓降損失。K12W6D撥動開關，其中2位4刀完成2組4檔電壓平行移位，另2位2刀同時切換發光二極體輸入電壓和電源輸出二芯插孔CK。K24W2D開關同時切換4檔電壓和4節電池。K34W1D開關選擇4檔恆流值。D1和D3～D6整流二極體1N4001，C1C2電解電容器，C1100n／10V，C21000～2000μ／10V，R2洩放電阻，減少電壓波動取510Ω，R3為D7的限流電阻，ID7＝15mA，穩定電壓約1.7V，R3390Ω，D7紅髮光二極體作正向穩壓管兼充電指示燈，R1330Ω，D2綠髮光二極體作電源變換器和補充充電狀態指示，R4～R7為4檔偏流電阻，R8下偏流電阻680Ω，BG恆流管3DX203或8050，hfe≥50。R2微電流充電限流電阻1KΩ。
最佳實施例結構如圖2，分控制部分和電池格，塑料機殼面板上裝有三個控制開關，K1微型撥動開關，K2K3直接製作在塑料面板和印刷線路板上，發光二極體指示燈，電源二芯插孔位於機殼側面，機內用印刷線路板布線裝配元器件，電池格從右到左1、2、3、4順序放入電池，正端通過塑料架結構使電池錯誤反接時不導通，負端用銅極板加彈簧在塑料槽內滑動，適應5號、7號、8號電池不同長度。
實驗測試電氣數據，UM3(5號)，標準慢充電50mA／0.1C.15h和快速充電150mA／0.3C.4 1/2 h，充電節數1～4節任意改變時，△I／I＜5％，用50mA／0.1C放電≥10小時，達到標稱500mAh電池容量，電源變換器輸出1.5V、3V、4.5V、6V直流電壓，輸出電流300mA，可直接作外接電源。
權利要求1.電源變換/鎳鎘電池充電器包括電源變壓器系列抽頭電壓降壓，主輔二組整流、濾波、恆流電晶體基極集電極各自獨立供電，發光二極體穩壓兼充電指示，電晶體4檔固定恆流值，4檔充電電池節數調節，供UM3(5號)、UM4(7號)標準充電0.10和快速充電0.3C，並聯電阻微電流充電，輸出4檔對稱系列直流電壓，電池節數、恆流值、輸出直流電壓檔數可擴展，本實用新型的技術特徵是a、電源變壓器系列抽頭電壓與充電電池節數同步切換，3V(1節)4.5(2節)、6V(3節)、7.5V(4節)，b、輔助電源發光二極體、電晶體組成基極獨立穩壓恆流源、c、輸出對稱系列直流電壓1.5V、3V、4.5V、6V/300MA。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於電源變壓器和充電電池節數用4W2D開關切換。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於輔助電源自電源變壓器7.5V端引出。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於直流電源用2W6D開關切換，2芯插孔輸出。
專利摘要本實用新型是兼有鎳鎘電池充電和電源變換器二個功能的電子裝置。為使鎳鎘電池進行標準充電和快速充電以及充電電池節數任意改變時，都能獲得高效充電效果。採用電源變壓器系列抽頭電壓與充電電池節數同步切換和恆流電晶體基極、集電極各自獨立供電的技術措施。解決了大範圍改變選擇時，保持充電電流恆定的關鍵技術問題，容易調試、整機低功耗、微電流充電可補償電池自放電保持電池容量充足。電源變換器功能可輸出對稱多擋直流電壓，廣泛用於小型電子產品。
文檔編號H02J7/10GK2076279SQ8922112
公開日1991年5月1日 申請日期1989年12月14日 優先權日1989年12月14日
發明者孫泉齡 申請人:孫泉齡