高效自動可攜式快速充電機的製作方法
2023-05-01 21:16:51 2
專利名稱：高效自動可攜式快速充電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於蓄電池組的充電和去極化放電，特別涉及只用半導體器件體對充電或去極化放電進行電流調節的高效自動可攜式充電裝置。
目前充電設備可分為兩大類常規充電和快速充電。常規充電需要熟練的充電工操作，充電後可以使蓄電池恢復到額定容量，但常規充電電流小且按I＝Ie 進行衰減，所以充電時間較長，一般需要十幾個小時。快速充電採用大電流充電，並設有短時放電的直流電子開關，使充電過程縮短到幾小時。但是快速充電，電路結構複雜，價格較高，推廣應用較困難，使用壽命縮短。1991年7月3日中國專利局公告了申請號為90207912.3，名稱為「家用快速充電器」的實用新型專利申請，該專利由充，放電電路構成，是較好的一種快速充電器，但由於電路的局限，只可能用於小型乾電池的充電。
本實用新型的目的在於提供一種採用可控矽脈衝整流和數字集成電路構成充、放電過程高效全自動化，提高充電器的工作可靠性和較完善的保護功能，結構緊湊，造價低，便於攜帶的蓄電池快速充電裝置。
本實用新型由電壓選擇部份、充電迴路、放電迴路、恆流控制定時控制、保護電路、顯示電路及外殼構成，其特徵在於a、充電迴路由單向可控矽V1和觸發電路組成，其中單向可控矽V1的控制極通過光電耦合器V2與觸發電路連接，觸發電路由單結晶二極體組成；
b、放電迴路由單向可控矽V10、電容C28、電阻R4及單結晶二極體構成的觸發電路構成；c、恆流控制電路由接在充電電路未端的串接電阻R25、R28，兩電阻串接的起點端和未端分別與運算放大器D1的輸入端相接，運算放大器的輸出端與電阻W1、R7串連後接在放電迴路中動態負載V4的基極上。
d、保護電路由電壓取樣電路和運算放大器D2的及由電壓比較器D4組成。
本實用新型的工作原理和電路描述如下充電迴路，採用10A單向可控矽V1作半波對控整流，即V1的陰極A1與轉換開關S2，動片連接，通過S2選擇後取得交流電壓；V1的陰極K1與被充電池的正極連接；V1的控制極g1與光電耦合器V2(型號為4N25)，光敏三極體部分的4腳連接，光敏三極體的另一端5腳接限流電阻R5，R5的另一端接整流二極體V7的負端，V7另一端負極接變壓器L38端，L3另一端9與V1的陰極K1連接。對控矽V1導通與否取決於該迴路的觸發電路，觸發電路與V1之間採用光電耦合器V2隔離。觸發電路的同步梯形波電壓由整流二極體V5、R1、V6組成，即V5的正極與變壓器L2的24V抽頭連接，另一端與電阻R1連接，R1另一端連接，9V穩壓二極體V6的負極，V6的正極連接地。觸發電路由V3、V4、C1等元件是這樣聯接的。V3是單結晶二極體(型號為BT33)V3的基極2接R2的一端，R2的另一端接V6的負極。V的基極1與光電耦合器V2的發光二極體部分第1腳連接，V2的2腳接地。V3的發射極與電容器C1一端、R6的一端連接並連接啟動開關S3的一端，C1的另一端接地，R6的另一端接三極體V4的集電極，V4的發射極接R3的一端，R3另一端接V6的負極。V4的基極接R4和R7，R4的另一端近V6的負極，R7的另一端接可調電阻W1的一端，W1的另一端接集成電路LM324的第8腳。觸發電路可以通過調節可控矽V1的導通角，即調節充電電流的大小。
放電迴路，放電迴路由可控矽V10和觸發電路V8、V9、V11等元件組成，它們的聯接方法如下。可控矽V10(型號可V1同)的陽極A2與V1的陰極K1連接，該接點是充電機的正極輸出端，充電時與蓄電池正極連接。V10的陰極與電容器C28正端連接，同時連接電阻R41一端，C28的負極和R41另一端接在一起，並與電流表A正端連接，該接點是充電機的負極輸出端，充電機的負極輸出端，充電與蓄電池的負極連接。電流表的另一端與保護電路聯接，V10是放電的主迴路，放電電流大小與時間由放電觸發電路控制。觸發電路是這樣聯接的。變壓器次級繞組L4的11端接二極體V8的正極另一端負極接限流電阻R8的一端，R8另一端接穩壓二極體V9的負極，此端為同步梯形波電壓的輸出端，它分別與可調電阻W2和電阻R10連接。R10的另一端接單結晶二極體V11的第二基極，V11的第1基極與可控矽V10的控制極g2同時接電阻R11的一端，R11另一端接V10的陰極K2。W2另一端與電阻R9連接，R9的另一端接V11的發射極，同時接電容器C2，C2的另一端接V10的陰極K2。
充電迴路中的可控矽V1與放電迴路中的可控矽V10是導通的，其觸發控制相位相差180°，即V1在交流電的正半周導通充電，V10在交流電的負半周導通放電。實現方法通過變壓的次級繞組L3、L4的反相接法。即V1的控制極g1的供電電壓由L3供給，接法是這樣的L3的8端與整流二極體V7的正端相接，並通過R5、V2加到控制極g1上，其電壓相位與V1陰極上的電壓同相位，即交流電的正半周，導電過程如下交流電正半周——V7取得同步電壓觸發可控矽－可控矽V1導通產生充電電流——交流電正半周過時可控矽關斷，充電停止。
V10的控制極供電由L4供給，接法是這樣的，L4的11端其相位與L3的8端反相即是異名端，它與整充二極體V8正端相接，並通過單結晶體二極體的第1基極加到控制極g2上。導電過程如下。
交流電負半周——V8整流後供觸發電路工作，觸發脈衝加到可控矽g2上——可控矽V10，陽極上加有電池直流正電壓，這時可控矽V10導通(導通角大小由W2調節)，——蓄電池通過可控矽V10，R41放電，同時向電容器C28充電，——當C28兩端電壓上升接近蓄電池電壓，同時交流電通過V10關斷，放電停止——C28上的電壓通過R41放電。
以上充放電過程周而復始2、保護電路及顯示本實用新型的保護電路，由運算放大器及其他元件組成，它具有恆流充電，短路，反接過載保護以及正常充電，故障顯示功能。工作原理如下。充電迴路的負極性輸出端即被充蓄電池的負端通過電流表A和電阻R25入地，充電電流在R25上產生一個電壓，該電壓的大小直接反應了充電電流的大小，它加在運算放大器D1的同相輸入端。D1採用直流放大器接法，即輸出端與輸出端同相，其輸出大小與輸入端成正比。輸出端通過W1、R7與充電觸發電路中調整管V4的基極，這樣當充電電流過大，在R25上產生的電壓增高D1的輸出電壓，增高V4基極電位升高，控制觸發電路供充電可控矽V1導通角減小，使充電電流減小。反之充電流增大。這樣恆定了充電電流。當被充電蓄電池過載和短路時，D1的輸出電壓升高導至觸發電路停止工作使充電電流為零。這樣就完成了自動恆流和過載、短路自動保護功能。
具體電路是這樣連接的。充電迴路的負極性輸出端(在充電迴路中已敘述)連接電流表A的正端，負端接運算放大器D1的10腳並連接電阻R25的一端，R25的另一端接地。D1的9腳接電阻R26的一端和電阻R27、電容C22的一端，R26另一端接地，R27另一端和C22的另一端接在一起並與D1的8腳連接，D1的8腳又與觸發電路的調整電阻W1連接。(以下的聯接已在充電觸發電路中敘述)反接保護和故障顯示部分由V21、W3、D2、D4、V34等元件組成。工作原理如下。充電迴路的正極輸出端通過二極體V21隔離，與由C21、R21、V22、R22、W3、R23等元件組成的電壓取樣電路，由W3輸出。當蓄電池反接或上述過載短路等故障使充電迴路停止工作，情況下W3輸出為0，否則輸出為高電位，該信號送入運算放大器D2的同相輸入端，當輸入信號為0時，D2的輸出信號送入運算放大器D4，D4接為電壓比較器，其同相輸入端接收D2的信號，反相輸入端接有由R34、R37組成的5V分壓器電壓為2.7V。當D2輸入信號低於2.7V時，D4輸出低電平，反之D4輸出高電平，這時通過V34使紅色故障指示燈V27亮，同時通過S3將觸發電路中的V3發射極拉為低電平，強制觸發電路停止工作。反之V27不亮，綠色正常指示燈V28亮，機器正常工作。
本實用新型的優點是較佳的電路設計，使整個充電過程在最佳狀態下進行，消除了蓄電池充電過程的極化，縮短了充電時間，延長蓄電池使用壽命，且操作簡單，工作可靠、適應於各種蓄電池充電需要。
本實用新型附
圖1為電路原理框圖。
本實用新型附圖2為電路圖。
本實用新型通過實施例得以實現，同時也通過下列實施例對本實用新型作進一步的描述
該電路具體實施如下。
充電迴路的正極輸出端(在充電迴路中已敘述)接二極體V21的正端，另一端接電阻R21和電容C21，C21另一端接地。R21的另一端、V22的另一端接地，R22的另一端接可調電阻W3一端和電阻R24一端和運算放大器D2的5腳。R24另一端接地，W3另一端接電阻R23一端，R23另一端接地。D2的6腳接電阻R28，二極體V23的正極端和運算放器D4的3腳，運算放大器接D3的13腳、電容器C26的一端。R28另一端接D2的7腳，V23的另一端接D2的7腳，C26的另一端接地。運算放器D4的2腳接電阻R34一端和電阻R37的一端，R37另一端接地，R34另一端接5V穩壓輸出端(以下電路在定時電路中敘述)。運算放大器D4的1腳接二極體V34負端，紅色發光二極體V27負端。V34另一端接S3和電阻R32一端(R32另一端在定時電路中敘述，S3另一端已在充電迴路中敘述)。V27另一端接綠色發光二極體V28正端，黃色發光二極體V29正端，電阻R31的一端。R31另一端接9V穩壓電源輸出端(9V電源端在定時電路中敘述)。V28另一端接穩壓二極體V32負端，V32另一端接地。(V29另一端在定時電路中敘述)。
定時及顯示電路定時及顯示電路由D3、D5和V30、V31、V29等元件組成。其工作過程如下，當充電工作正常時，從D2送出高電平至運算放大器D3的13腳，D3的14腳輸出低電平送到D5計數集成塊4060的12腳。4060為帶振蕩、分頻的十四級計數器，12腳輸入高電平時計數器清零，當D2送入低電平時，D3的14腳輸出高電平至D5的12腳，這時計數器清零當12腳輸入低電率時計數器開始計數。D5的9、10、11腳接有C27、R40、R39使計數時鐘為1秒，D5的1腳為30秒輸出，2腳為1小時輸出，3腳為2小時輸出。(輸出為高電平有效)當計數時間到時，D5輸出高電平至三極體V30、V31的基極。V30和V31飽和導通，V30的集電極通過R32，S3將觸發電路V3的發射極電位拉為低電位觸發電路停止工作使充電可控矽V1截止，即充電停止。同時V31集電極為0，V29黃色指示燈亮，充電結束其他指示燈息滅，反之V29息滅充電繼續。
該電路具體實施如下D1－D4運算放大器及D5計數器的供電電路，是這樣連接的，從變壓器次級繞組L2的6端引線至二極體V24正端。V24另一端接電容器C23和電阻R29，C23另一端接地。R29另一端接電容器C24，電阻R31、R30和9V穩壓二極體V25，以及接運算放大器LM324(D1－D4)的第4腳，計數器4060，D5的某16腳。D1－D4的11腳接地，D5的8腳接地。C24另一端接地，V25另一端接地，R31另一端接V27、V28、V29發光二極體的正端，V27另一端接D4的1腳，V28另一端接穩壓管V32負極，V32另一端接地。V29另一端接三極體V31的集電極。R30另一端接電容器C25，5V穩壓二管V26和電阻R34、R35。C25、V26的另一端都接地。R34另一端接D4的2腳和電阻R37的一端，R37另一端接地。R35另一端接運算放大器D3的12腳，12腳又與電阻R36連接，R36另一端接D3的14腳，14腳又與計數器D5的12腳連接。D5的9腳接電容器C27，D5的10腳接電阻R40，D5的11腳接電阻R39，R39R40、C27等的另一端接在一起。D5的1腳接二極體V35的正極，D5的2腳接二極體V36的正極，D5的3腳接二極V37的正端，V35、V36、V37的另一端接在一起並與電阻R38的一端。R38的另一端接三極體V30和V31的基極，V30、V31的基極接在一起並與電阻R33連接，R33的另一端接地。V30的集電極接電阻R32、R32的另一端接S3和V34(其接法在保護電路已敘述)。
上述電路均安裝在一個由塑料無制的20×10×5釐米的盒內，充電接口、指示燈，可調電阻、電流表均安裝在盒的正面面上。
權利要求1.一種高效自動可攜式快速充電機，由電壓選擇部份、充電迴路、放電迴路、恆流控制定時控制、保護電路、顯示電路及外殼構成，其特徵在於a、充電迴路由單向可控矽V1和觸發電路組成，其中單向可控矽V1的控制極通過光電耦合器V2與觸發電路連接，觸發電路由單結晶二極體組成；b、放電迴路由單向可控矽V10、電容C23、電阻R4及單結晶二極體構成的觸發電路構成；c、恆流控制電路由接在充電電路未端的串接電阻R25、R26，兩電阻串接的起點端和未端分別與運算放大器D1的輸入端相接，運算放大器的輸出端與電阻W1、R7串連後接在放電迴路中動態負載V4的基極上。d、保護電路由電壓取樣電路和運算放大器D2的及由電壓比較器D4組成。
專利摘要本實用新型涉及用於蓄電池的充電和去極化放電的一種高效自動可攜式快速充電機，由電壓選擇部分、充電迴路、放電迴路、恆流控制定時控制、保護電路、顯示電路及外殼構成，是較佳的電路設計，使整個充電過程在最佳狀態下進行，消除了蓄電池充電過程的極化，縮短了充電時間，延長蓄電池使用壽命，且操作簡單、工作可靠、適應於各種蓄電池充電需要。
文檔編號H02J7/10GK2198705SQ9420211
公開日1995年5月24日 申請日期1994年1月22日 優先權日1994年1月22日
發明者曹建華 申請人:雲南大成數控數顯技術公司