一種電子控制式充電器的結構的製作方法
2023-10-24 04:45:42 2
一種電子控制式充電器的結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型是關於一種用於蓄電池充電的電子控制式充電器的結構，本實用新型充電器設計為單電路板的內部結構，主要零部件包括：塑料殼底盒、外殼上蓋、電路板組件、供電電源線、兩個蓄電池電瓶夾子，所述的充電器，額定電流/電壓可達2A/12V，功率30W，可對蓄電池進行自動充電，具有體積小，重量輕，攜帶方便的特點。
【專利說明】一種電子控制式充電器的結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種小型電子控制的蓄電池充電器產品，具體是一種2A/12V電子控制式充電器產品的結構。
【背景技術】
[0002]當前，充電器產品市場的競爭，不僅體現在技術的先進性上，還在很大程度上取決於充電器的功能、外觀和結構設計、生產製造工藝的先進性、生產效率的高低、生產成本的多少，產品的一致性和可靠性等方面。
[0003]目前，國內外市場上小型蓄電池充電器的輸出電壓通常有6V/12V/24V等幾個等級，額定電流通常在1~50Α，少數大型充電器的電流可達上百安培的水平，在考慮低成本、易生產的情況下，小電流等級(如2A、4A、6A等)的充電器產品通常是主流的產品，市場上，很多此類產品是採用變壓器整流器式的結構設計，此類充電器，由於是採用電網電壓經低頻(50Hz或60Hz)變壓器變換為低壓交流電，再經過整流控制的方式來設計，因此，產品存在著技術檔次低，變壓器和整流器笨重，發熱量大，工作能量轉換效率低，產品體積大、重量重等眾多問題；近一些年來，電子控制技術的發展也推動了電子控制式蓄電池充電器的發展，這類充電器，由於為滿足輸出要求而採用的控制技術方式與變壓器整流器式的(傳統型)充電器產品有著顯著的不同，因此，技術性能和節能等指標大大優於傳統型的充電器；先進的技術，使此類充電器的變壓器大為減小，不是普通變壓器的形式，而是採用中或高頻開關電源或逆變電源的變壓器，不僅體積小，而且重量非常輕，更加方便攜帶和運輸，整流器也不是普通的二極體構成的整流器，而是採用快速恢復二極體的整流器。發熱也非常小，電源的能量轉換效率高，節能和節材等方面非常突出，因此，開關穩壓或逆變電源的充電器被譽為「新型高效節能電源」，代表著穩壓電源的發展方向，由於內部器件工作在高頻開關狀態，故本身消耗的能量極低，充電器效率可以達到90%以上，比傳統變壓器整流的充電器的效率提高近一倍，隨著充電器電源技術的飛速發展，開關穩壓或逆變電源充電器正朝著小型化、高頻化、集成化的方向發展，高效率的開關穩壓或逆變電源充電器已得到越來越廣泛的應用，未來肯定是傳統型充電器的替代者。
[0004]電子控制類充電器，主要是依靠電路板及其上面的控制電路來實現產品的功能，通常，與傳統型的充電器相比，它們的電路相對複雜，生產方式也主要變化為以電路板的生產製造為主，當然，在相同輸出電壓和電流等級下，不同的產品，其電路原理和電路板的設計，以及生產方式都可能是完全不同的，這些都影響著產品的技術性能、可靠性、生產和製造成本、產品市場競爭力等，也就是說，結構和電路設計不同的充電器，其技術參數、使用性能、生產效率，甚至產品外觀和可靠性以及市場競爭力等是差別比較大的。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於提供一種電子控制式充電器的結構，其內部採用單一控制板結構，外加塑料機殼、供電電源線和帶夾子的充電器控輸出線等部分，產品的裝配比較簡單，不僅體積小，而且重量輕，攜帶十分方便。
[0006]為實現上述目的採用以下技術方案:
[0007]—種電子控制式充電器的結構,其結構特徵在於:充電器主要由塑料殼底盒、夕卜殼上蓋、電路板組件、供電電源線、兩個蓄電池電瓶夾子，電路板組件通過螺絲固定在底盒上，電路板組件、供電電源線、兩個蓄電池電瓶夾子之間通過導線進行相應的電路連接，供電電源線和兩個蓄電池電瓶夾子的連接線分別在充電器的兩側，供電電源線和兩個蓄電池電瓶夾子通過固線器固定在殼體相應卡槽部位；所述的電路板組件中有輸入濾波器電路和四個二極體組成的整流器、場效應MOS管、開關電源變壓器、快速恢復整流二極體、MOS管開關控制晶片、程控管、光電耦合器、集成運算放大器、穩壓管及指示燈這些部件通過手工焊接在電路板的其中一面，除上述部件外的其它部件通過貼片機自動焊接在電路板的另一面；電路板上的電路與供電電源線、兩個蓄電池電瓶夾子部分電連接在一起。[0008]本實用新型充電器的電路板部分，除了少量尺寸大的元器件需要手工裝配和焊接外，電路板上其它的很多電子元器件都採用高效率的貼片機自動完成器件的安裝和焊接的，因此，電路板的生產效率很高，出錯率低，製作質量比較高，最終可使產品生產時的一次合格率很高，製作成本低。
[0008]良好的電路及其結構設計是本實用新型的優勢所在，也是滿足高效和低成本生產、高可靠性、製造技術先進性的重要保障。本實用新型專利申請保護的內容就在於保護這種充電器的結構和電路布局設計；本實用新型不僅採用了先進的開關電源控制技術，而且還採用了先進的加工技術和工藝來生產電路板，充電器具有結構合理、體積小、重量輕、成本低、生產效率高、製造技術先進等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型充電器的結構設計示意圖；
[0010]圖2是本實用新型電路板貼片器件面的元件布局圖；
[0011]圖3是本實用新型雙面電路板的另一面器件布局設計圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，一種電子控制式充電器產品的結構包括塑料殼底盒5、外殼上蓋1、電路板組件2、供電電源線4、兩個蓄電池電瓶夾子6、7，電路板組件2通過螺絲固定在底盒5上，電路板組件2、供電電源線4、兩個蓄電池電瓶夾子6、7之間通過導線進行相應的電路連接，供電電源線4和兩個蓄電池電瓶夾子6、7的連接線通過固線器或稱為拉不脫固定在殼體相應卡槽部位，供電電源線4為充電器的電路板提供外部供電電源,兩個蓄電池電瓶夾子6、7分為紅色和黑色，充電時，紅色代表充電器輸出的「+或正」極性，與蓄電池的「+或正」極性端子進行連接；黑色代表充電器輸出的「一或負」極性，與蓄電池的「一或負」極性端子進行連接。
[0013]圖2是電路板組件2的貼片器件面的元件布局圖，圖3是電路板組件2雙面電路板的另一面器件布局設計圖，即兩個圖是一塊電路板的兩個不同面的元器件布局設計圖，兩個圖對應的電路板尺寸是完全一樣的，位置對應關係是:圖3中的CXl電容位於圖2中RXl和RX2的背面，其它的器件、孔位等類似於這種關係，本實用新型充電器的電路板上主要有保險絲F1、輸入濾波器電路(由電感LF1、LF2，電容CXl，電阻RXl和RX2組成)、四個二極體(Df D4)組成的整流器、場效應MOS管Ql和Q4、開關電源變壓器Tl、快速恢復整流二極體(含D6、D7、D9和D13)、M0S管開關控制晶片Ul (CR6850)、程控管U2 (TL431)、光電耦合器U3 (PC817)、集成運算放大器U4 (324)、充電狀態LEDl指示燈、充滿狀態LED2指示燈，以及其它很多的電阻、電容、二極體、三極體、穩壓管等器件，供電電源可為AC 18(T230V，50Hz或60Hz，輸出端「V0UT+」和「V0UT —」分別與對應顏色的兩個蓄電池電瓶夾子相連接，當然，相同的元器件，不同的布局方式，最終製成的電路板也會與附圖2和圖3的形式不同。
[0014]本實用新型充電器的工作原理簡述如下:通電後，交流22(T230VAC電源首先經過由兩個電感LFl和LF2、電阻RXl和RX2、電容CX1、壓敏電阻RVl等器件組成的輸入濾波電路後輸入到4個二極體(Df D4)組成的整流橋。經整流後變為直流電。再經過電解電容Cl的濾波，變為較為穩定的+300V直流電。供給由MOS管Q1、開關變壓器Tl和Ul (CR6850)及外圍器件等組成的開關電源和控制電路部分工作。+300V電壓經電阻Rl和R20降壓後，經電容濾波，向Ul (CR6850)及外圍器件等組成的電路提供正常工作的啟動電壓。
[0015]在控制電路的作用下，充電器的能量變換是通過高頻變壓器Tl把原邊繞組的能量傳遞到付邊各繞組，再經相應的整流、濾波後輸出各數值不同的直流電壓供負載使用，CR6850晶片I腳輸出的方波信號經柵極限流電阻R8和Rll後驅動MOS管Ql，當MOS管Ql導通後，與之相連接的高頻變壓器Tl的初級繞組線圈NI就會儲存電能，只有該繞組線圈存儲能量後才可能通過其它方式供給負載，Ql導通後，高頻變壓器Tl的初級線圈NI電流線性增大，磁場增強，次級線圈N2和N3中D7、D9、D13截止，分別由電容C5和CIO、C25向各自的負載(電路)供電，當MOS管Ql截止後，初級線圈NI電流減小，磁場減弱，次級線圈N3迴路中D9導通，能量通過D9及電容向其負載釋放，輸出直流電壓V0UT+，部分能量由D6向電容C6和電阻R3?R5、R60?R62釋放，同時，另一個次級線圈N2迴路中D7導通，能量通過D7及電容C5向其負載釋放，輸出直流電壓，為後級電路供電。
[0016]本實用新型中，CR6850是採用6腳S0T23-6L封裝的晶片，CR6850是一款高集成度、低功耗的電流模PWM控制晶片，常用於離線式AC-DC反激拓撲的小功率電源模塊，該晶片是通過外接電阻來改變工作頻率，在輕載和無負載情況下，可自動進入PFM和CRM (周期復位)工作模式，這樣可有效減小本實用新型充電器的待機功耗，達到綠色節能的目的。CR6850具有很低的啟動電流，為了提高系統的穩定性和防止次諧波振蕩，CR6850內部集成了同步斜坡補償電路，而梯形功率限制電路可有效減小因系統延時而帶來的輸出功率變化，降低外圍變壓器和功率管損壞的可能性，對於功率管的開關噪聲，通過CR6850內部集成的前沿消隱電路可以有效的濾除，結合內部的過壓保護和過流保護，大大地提高電源模塊的可靠性，另外，輸出驅動的高電平被鉗位在16.6V以下，保證較高工作電壓時，外部的功率開關管不會因柵擊穿而損壞，驅動死區時間的引入減小了驅動時的貫通電流，而內部軟碟機動電路則大大降低了外部功率開關管的開關噪聲，由於器件高度集成，性能優，故可簡化外圍的電路，提高產品可靠性，非常適合於本實用新型充電器電源的控制。
[0017]程控管U2、電阻R17、R19等組成的電路可使U2的「3」腳輸出一個2.5V的基準電壓，在充電狀態下，此電壓經分壓後加到運放U4的13腳。使運放U4的14腳輸出為低電壓，最終使充電器工作在設定的充電電流狀態，同時，運算放大器U4的7腳輸出為高電位，使充電器的充電指示LEDl燈亮。[0018]隨著充電過程的進行，蓄電池電瓶兩端的電壓會漸漸升高，當電瓶兩端的電壓達到13.8V時，運算放大器U4的I腳輸出電平由高變為低，可控制Ul (CR6850)6腳輸出的開關MOS管Ql的驅動脈衝寬度(或脈寬)，使充電器輸出的電流減少到電流設定值，此時程控管U2的「3」腳輸出端電平也會降低，運算放大器U4的7腳輸出為低電平，使充電器的充電指示LEDl燈熄滅，充電器的充滿指示LED2燈亮，正常情況下，充電時間越長，蓄電池電瓶兩端的電壓也會升的越高，這樣，運算放大器U4的I腳輸出控制著的，Ul (CR6850)的輸出脈衝寬度也會減小，使Ql的工作時間變少，充電器的充電電流越來越少，直到蓄電池電瓶被充滿，可防止蓄電池電瓶過充而導致電瓶失水、充鼓等不良現象。
[0019]綜上所述，充電器的輸出電壓和電流大小都是受電路控制的，這些控制是保證充電器穩定工作的重要前提，可見，良好的電路及其結構設計是本實用新型的優勢所在，也是滿足高效和低成本生產、高可靠性、製造技術先進性的重要保障。
[0020]本實用新型不僅採用了先進的開關電源控制技術，而且還採用了先進的加工技術和工藝來生產電路板，充電器具有結構合理、體積小、重量輕、成本低、生產效率高、製造技術先進等優點。
【權利要求】
1.一種電子控制式充電器的結構,其結構特徵在於:充電器主要由塑料殼底盒、夕卜殼上蓋、電路板組件、供電電源線、兩個蓄電池電瓶夾子，電路板組件通過螺絲固定在底盒上，電路板組件、供電電源線、兩個蓄電池電瓶夾子之間通過導線進行相應的電路連接，供電電源線和兩個蓄電池電瓶夾子的連接線分別在充電器的兩側，供電電源線和兩個蓄電池電瓶夾子通過固線器固定在殼體相應卡槽部位；所述的電路板組件中有輸入濾波器電路和四個二極體組成的整流器、場效應MOS管、開關電源變壓器、快速恢復整流二極體、MOS管開關控制晶片、程控管、光電耦合器、集成運算放大器、穩壓管及指示燈這些部件通過手工焊接在電路板的其中一面，除上述部件外的其它部件通過貼片機自動焊接在電路板的另一面；電路板上的電路與供電電源線、兩個蓄電池電瓶夾子部分電連接在一起。
【文檔編號】H02J7/02GK203617767SQ201320786354
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】朱宣東, 朱宣輝, 魏繼昆, 蔡慶樂, 陳法慶 申請人:浙江肯得機電股份有限公司