專利名稱：電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及充電器領(lǐng)域，具體地說，涉及一種電池充電器。
背景技術(shù)：
目前，隨著電池容量的不斷增大，市場上出現(xiàn)了很多能快速充電的電池充電器，充電電流為慢速充電器的幾十倍。但這些充電器普遍存在下列不足電池充足電后，如果不及時(shí)停止快速充電，電池的溫度和內(nèi)部壓力將迅速上升。內(nèi)部壓力過大時(shí)，密封電池將打開放氣孔，從而使電解液逸散，造成電解液的黏稠性增大，電池的內(nèi)阻增大，容量下降。NiH、NiCd充電電池，充足電后，電池電壓開始下降，電池的溫度和內(nèi)部壓力迅速上升，為了保證電池充足電又不過充電，人們采用了多種控制方式，它們主要是定時(shí)控制，電壓控制和溫度控制。
首先說定時(shí)控制，采用1.25C充電速率時(shí)，電池一小時(shí)可充足，采用2.5C充電速率時(shí)，30分鐘可以充足，因此，根據(jù)電池的容量和充電電流，很容易確定所需的充電時(shí)間，這種控制方法雖簡單，但是由于電池的起始充電狀態(tài)不完全相同，造成有的電池充不足，有的電池過充電。
其次是電壓控制，主要包括最高電壓控制，電壓負(fù)增量控制，電壓零增量控制，最高電壓控制就是電壓充到最高規(guī)定值后，充電器停止快速充電，這種控制方法的缺點(diǎn)是，電池充足電的最高電壓隨環(huán)境溫度、充電速率而變，而且電池組中各單體電池的最高充電電壓也有差別，因此采用這種方法不能準(zhǔn)確地判斷電池已充足電；電池負(fù)增量控制與電池組的絕對(duì)電壓無關(guān)，而且不受環(huán)境溫度和充電速率等因素的影響，因此可以比較準(zhǔn)確地判斷電池已充足電，這種控制方法的缺點(diǎn)是電池電壓出現(xiàn)負(fù)增量后，電池已經(jīng)過充電，因此電池的溫度較高；電壓零增量控制的缺點(diǎn)是，充足電以前，電池電壓在某一段時(shí)間內(nèi)可能變化很小，從而造成過早地停止快速充電。
最后說溫度控制，其中包括最高溫度控制和溫升控制，最高溫度控制的缺點(diǎn)是熱敏電阻的響應(yīng)時(shí)間較長，溫度檢測(cè)有一定滯后，同時(shí)，電池的最高溫度與環(huán)境溫度有關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度過低時(shí)，電池易過充電，當(dāng)環(huán)境溫度過高時(shí)，電池充不足；溫升控制就需要用兩只熱敏電阻，一只測(cè)電池的溫度，另一只測(cè)環(huán)境的溫度，這種方法很難控制電池已充滿。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不僅充電速度快，而且能保證在充滿電的前提下安全、及時(shí)地關(guān)斷充電電路的電池充電器。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種電池充電器，包括外殼和具有控制電路的電路板，電路板上的控制電路由DC-DC變換電路、電池充電電路、電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路、充電指示電路、恒流控制電路、參考給定信號(hào)電路和占空控制電路組成，DC-DC變換電路的輸出端分別與電池充電電路和參考給定信號(hào)電路的輸入端連接，參考給定信號(hào)電路的輸出端分別與電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路、充電指示電路以及恒流控制電路的輸入端連接，電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路的輸出端分別與占空控制電路、充電指示電路的輸入端連接，占空控制電路的輸出端與DC-DC變換電路的輸入端連接，電池充電電路的輸出端與電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路的另一輸出端連接，恒流控制電路的輸出端與電池充電電路的輸入端連接，控制電路還包括模糊控制電路，模糊控制電路的輸入端與參考給定信號(hào)電路的輸出端連接，模糊控制電路的另一輸入端與充電指示電路的輸出端連接，模糊控制電路的輸出端與DC-DC變換電路的輸入端連接。
采用上述技術(shù)方案后，在電池即將充滿時(shí)，電池充電電路的發(fā)光二極管會(huì)慢速閃爍，當(dāng)紅燈亮起的時(shí)候，說明電池電壓還未到給定的上限電壓，顯示在充電，當(dāng)紅燈滅了的時(shí)候，說明電池電壓已經(jīng)達(dá)到給定的上限電壓，隨著這種閃爍充電的進(jìn)行，紅燈亮的時(shí)間和滅的時(shí)間的比例會(huì)越來越小，直到達(dá)到一定的比例后，模糊控制電路的反向輸入端接受到低電平的信號(hào)，經(jīng)過幾秒鐘的延時(shí)，模糊控制電路的輸出端輸出高電平，達(dá)到完全關(guān)閉充電電路的目的，使充電電池能達(dá)到最佳充電狀態(tài)，又不產(chǎn)生過充電。


圖1為本實(shí)用新型的電路框圖；圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
如圖1、2所示，一種電池充電器，包括外殼和具有控制電路的電路板，電路板上的控制電路由DC-DC變換電路1、電池充電電路2、電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路4、充電指示電路5、恒流控制電路6、參考給定信號(hào)電路8和占空控制電路3組成，DC-DC變換電路1的輸出端分別與電池充電電路2和參考給定信號(hào)電路8的輸入端連接，參考給定信號(hào)電路8的輸出端分別與電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路4、充電指示電路5以及恒流控制電路6的輸入端連接，電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路4的輸出端分別與占空控制電路3、充電指示電路5的輸入端連接，占空控制電路3的輸出端與DC-DC變換電路1的輸入端連接，電池充電電路5的輸出端與電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路4的另一輸出端連接，恒流控制電路6的輸出端與電池充電電路2的輸入端連接，控制電路還包括模糊控制電路7，模糊控制電路7的輸入端與參考給定信號(hào)電路8的輸出端連接，模糊控制電路7的另一輸入端與充電指示電路5的輸出端連接，模糊控制電路7的輸出端與DC-DC變換電路1的輸入端連接。DC-DC變換電路1采用CUK控流DC-DC變換電路。
如圖2所示，電池充電電路2的輸入端還連接有超壓保護(hù)電路9。超壓保護(hù)電路9在被充電池電壓過高或充電器空載時(shí)，可以防止電壓過高。超壓保護(hù)電路由穩(wěn)壓管DZ1組成。
如圖2所示，模糊控制電路7由運(yùn)算放大器IC3d、電阻R28～R32、發(fā)光管D8和電容C12組成，電容C12、電阻R30與運(yùn)算放大器IC3d并聯(lián)，R29連接在運(yùn)算放大器IC4的反向輸入端，R31接在運(yùn)算放大器IC3d的正向輸入端，R28連接在運(yùn)算放大器IC3d的輸出端，發(fā)光管D8與電阻R28串聯(lián)。
如圖2所示，恒流控制電路6由運(yùn)算放大器IC3b、電阻R18、電阻R40和電容C16組成，運(yùn)算放大器IC3b的正向輸入端連接參考給定信號(hào)電路8的輸出端，運(yùn)算放大器IC3b的反向輸入端接R18，電容C16、電阻R40與運(yùn)算放大器IC3b并聯(lián)。恒流控制電路6根據(jù)參考給定信號(hào)電路8給定的輸出信號(hào)，與電池充電電路2中采樣電阻R2和R7上的壓降進(jìn)行比較，不斷地校正這兩者之間的差值，以達(dá)到恒流的目的。
參考給定信號(hào)電路8由集成塊IC2、電容C5及其周邊電路組成，電容C5與集成塊IC2并聯(lián)。集成塊IC2的型號(hào)為TL431。
本實(shí)用新型的工作原理如下參見圖2，CUK控流DC-DC變換電路1的輸入端接DC12V電源，DC-DC變換電路1的振蕩電路輸出一個(gè)頻率為60KHZ左右，占空比二分之一左右的脈沖波形，這個(gè)脈沖信號(hào)分別輸入到三極管Q1、Q5的基極，控制其導(dǎo)通與關(guān)斷。Q1、Q5導(dǎo)通時(shí)，分別對(duì)L1、L2線圈儲(chǔ)存能量，也就是將電能轉(zhuǎn)化為磁能存在L1、L2內(nèi)，在Q1、Q5關(guān)斷時(shí)，L1、L2的另外一組線圈將其導(dǎo)通時(shí)存的磁能轉(zhuǎn)化為電能經(jīng)D1對(duì)電池進(jìn)行充電，占空控制電路3根據(jù)電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路4的運(yùn)算放大器IC3a的輸出電平工作，若輸出高電平，也就是電池的電壓已經(jīng)超過參考給定信號(hào)的基準(zhǔn)電壓，這個(gè)高電平經(jīng)電阻R46、二極管D4對(duì)電容C6進(jìn)行充電，來調(diào)節(jié)三極管Q4的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，從而達(dá)到占空控制的目的，電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路4中運(yùn)算放大器IC3a的反向輸入端為參考給定信號(hào)，正向輸入端為電池電壓的輸入信號(hào)，當(dāng)充電器充電時(shí)，電阻R37和R6上的電壓為電池電壓加上采樣電阻上的壓降，即為充電電流乘以電阻的阻值，當(dāng)這個(gè)電壓高于參考給定的上限電壓值時(shí)，也就是運(yùn)算放大器IC3a的正向輸入端的電壓高于反向輸入端的電壓，運(yùn)算放大器IC3a則輸出高電平，此高電平隨即輸入到充電指示電路5的運(yùn)算放大器IC3c的反向輸入端，與正端給定的參考信號(hào)相比較，當(dāng)正常充電時(shí)，充電指示電路5的反向輸入端輸入低電平，一般為1V左右，正向輸入端的電壓為4V左右，故運(yùn)算放大器IC3a此時(shí)輸出為高電平，所以紅色發(fā)光二極管D7亮起，顯示正在大電流充電，當(dāng)電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路4檢測(cè)到電池的電壓已達(dá)到上限電壓時(shí)，運(yùn)算放大器IC3a輸出12V左右的高電平，此時(shí)充電顯示電路5中的運(yùn)算放大器IC3c就輸出低電平，關(guān)斷發(fā)光二極管D7，此時(shí)充電電流液下降為零，電阻R37和R6上的壓降隨即下降，當(dāng)電壓下降到下限電壓值時(shí)，電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路4的運(yùn)算放大器IC3a的反向輸入端的電壓高于正向輸入端時(shí)，即輸出低電平，充電顯示電路5中的運(yùn)算放大器IC3c就輸出高電平，從而點(diǎn)亮發(fā)光二極管D7，顯示充電。一般情況下，電池的電壓在加上電流后，電壓會(huì)升高0.2V左右，當(dāng)電流消失后，電池的電壓就會(huì)下降，根據(jù)這個(gè)原理，電池在即將充滿時(shí)，紅色發(fā)光二極管D7會(huì)慢速閃爍，當(dāng)紅燈亮起的時(shí)候，說明電池電壓還沒到給定的上限電壓，顯示在充電，當(dāng)紅燈滅了的時(shí)候，說明電池電壓已達(dá)到給定的上限電壓，隨著這種閃爍充電的進(jìn)行，紅燈亮的時(shí)間和滅的時(shí)間的比例會(huì)越來越小，直到達(dá)到一定的比例后，模糊控制電路7的反向輸入端接收到低電平的信號(hào)，經(jīng)電阻R29、R30的5秒左右的延時(shí)，模糊控制電路7中的運(yùn)算放大器IC3d輸出高電平，點(diǎn)亮發(fā)光二極管D8，從而徹底導(dǎo)通三極管Q4，達(dá)到完全關(guān)掉振蕩電路的目的。參考給定信號(hào)電路8提供3組不同需要的參考給定值，以達(dá)到各自的要求。
本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，充電速度快，效率高，但電池的溫度并不高。此外，還能自動(dòng)修復(fù)過放電或久置不用的電池，達(dá)到最佳充電狀態(tài)。具有性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種電池充電器，包括外殼和具有控制電路的電路板，電路板上的控制電路由DC-DC變換電路(1)、電池充電電路(2)、電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路(4)、充電指示電路(5)、恒流控制電路(6)、參考給定信號(hào)電路(8)和占空控制電路(3)組成，DC-DC變換電路(1)的輸出端分別與電池充電電路(2)和參考給定信號(hào)電路(8)的輸入端連接，參考給定信號(hào)電路(8)的輸出端分別與電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路(4)、充電指示電路(5)以及恒流控制電路(6)的輸入端連接，電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路(4)的輸出端分別與占空控制電路(3)、充電指示電路(5)的輸入端連接，占空控制電路(3)的輸出端與DC-DC變換電路(1)的輸入端連接，電池充電電路(5)的輸出端與電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路(4)的另一輸出端連接，恒流控制電路(6)的輸出端與電池充電電路(2)的輸入端連接，其特征在于控制電路還包括模糊控制電路(7)，模糊控制電路(7)的輸入端與參考給定信號(hào)電路(8)的輸出端連接，模糊控制電路(7)的另一輸入端與充電指示電路(5)的輸出端連接，模糊控制電路(7)的輸出端與DC-DC變換電路(1)的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其特征在于電池充電電路(2)的輸入端還連接有超壓保護(hù)電路(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池充電器，其特征在于超壓保護(hù)電路(9)由穩(wěn)壓管DZ1組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電池充電器，其特征在于模糊控制電路(7)由運(yùn)算放大器IC3d、電阻R28～R32、發(fā)光管D8和電容C12組成，電容C12、電阻R30與運(yùn)算放大器IC3d并聯(lián)，R29連接在運(yùn)算放大器IC4的反向輸入端，R31接在運(yùn)算放大器IC3d的正向輸入端，R28連接在運(yùn)算放大器IC3d的輸出端，發(fā)光管D8與電阻R28串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電池充電器，其特征在于恒流控制電路(6)由運(yùn)算放大器IC3b、電阻R18、電阻R40和電容C16組成，運(yùn)算放大器IC3b的正向輸入端連接參考給定信號(hào)電路(8)的輸出端，運(yùn)算放大器IC3b的反向輸入端接R18，電容C16、電阻R40與運(yùn)算放大器IC3b并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電池充電器，其特征在于參考給定信號(hào)電路(8)由集成塊IC2、電容C5及其周邊電路組成，電容C5與集成塊IC2并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電池充電器，其特征在于所述的DC-DC變換電路(1)為CUK控流DC-DC變換電路。
專利摘要一種電池充電器，包括外殼和具有控制電路的電路板，電路板上的控制電路由CUK控流DC－DC變換電路(1)、電池充電電路(2)、電池電壓及內(nèi)阻信號(hào)采樣電路(4)、充電指示電路(5)、恒流控制電路(6)、參考給定信號(hào)電路(8)和占空控制電路(3)組成，其特征在于控制電路還包括模糊控制電路(7)，模糊控制電路(7)的輸入端與參考給定信號(hào)電路(8)的輸出端連接，模糊控制電路(7)的另一輸入端與充電指示電路(5)的輸出端連接，模糊控制電路(7)的輸出端與CUK控流DC－DC變換電路(2)的輸入端連接。本實(shí)用新型不僅充電速度快，而且能保證在充滿電的前提下安全、及時(shí)地關(guān)斷充電電路，此外，還能修復(fù)過放電或久置不用的電池，具有性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/02GK2735630SQ200420026940
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2004年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月8日
發(fā)明者劉曉剛 申請(qǐng)人:斯貝克(常州)電子有限公司