專利名稱：全自動電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種充電器，尤其是涉及一種鉛酸蓄電池用的全自動電池充電器。
背景技術(shù)：
目前所公開的充電器，大都為兩種結(jié)構(gòu)，一種為恒壓式充電器，雖然它不會出現(xiàn)過充現(xiàn)象，前期充電線性較好，但不足的是采用恒壓式充電器，其初充電流太大，對電池有沖擊，較危險。其次，在充電后期，其充電速度較慢，出現(xiàn)電池充電電量不足的現(xiàn)象。另一種結(jié)構(gòu)為恒流式充電器，雖然能提高充電速度，并克服電池初充時電流較大的特點，但不足之處是，充電易過充，充電狀態(tài)不容易確定，另一方面，由于電池易極化，縮短電池的使用壽命。上述二種結(jié)構(gòu)的充電器均無充電狀態(tài)顯示，因此電池在充電過程中無法得知電池動態(tài)各階段的充電狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種全自動電池充電器，將電池電壓信號送到微處理器進行A/D轉(zhuǎn)換，并輸出相應的相位觸發(fā)信號來調(diào)節(jié)可控硅的導通角，實現(xiàn)恒功率脈沖充電，消除電池極化現(xiàn)象。
本實用新型的進一步的目的是提供一種能顯示充電電池各階段充電狀態(tài)的全自動電池充電器。
本實用新型為達到上述目的的技術(shù)方案是一種全自動電池充電器，包括電源變壓器，主控制電路和可控硅整流電路，所述的主控制電路包括與變壓器第一副邊連接的電源電路、微處理器、整形電路、電池電壓采樣電路和驅(qū)動電路，整形電路的輸入端接電源電路中的全波整流輸出端T；整形電路的輸出端接微處理器的非可屏蔽中斷腳；與電池正極連接的電池電壓采樣電路其輸出端接微處理器的A/D轉(zhuǎn)換腳；微處理器的觸發(fā)信號腳通過驅(qū)動電路與可控硅整流電路中可控硅的控制極相連；所述的可控硅整流電路包括與變壓器第二副邊連接的可控硅QA1、QA2構(gòu)成的電池充電回路和分別與可控硅QA1、QA2控制極連接的二極管DA2、DA1，可控硅QA1的陽極與QA2的陽極并接連接至充電電池的負極，變壓器副第二副邊上的輸出中心抽頭接充電電池的正極。
本實用新型進一步的技術(shù)方案是所述微處理器各功能輸入腳與各功能選擇開關(guān)連接，且微處理器還具有顯示各功能所輸出腳，并與各發(fā)光二極管和電阻連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，實用新型采用上述技術(shù)方案后的優(yōu)點在于1、本實用新型采用內(nèi)置充電編程程序的微處理器，電路結(jié)構(gòu)簡單，在負脈沖時對電池電壓進行采樣，將信號送到微處理器內(nèi)進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換處理，并由微處理器的相位觸發(fā)信號改變可控硅的導通角，控制可控硅整流電路的輸出功率，實現(xiàn)恒功率充電，在電池充足后會自動停止充電，充電線性很好，充電速度快。2、本實用新型采用脈沖充電，能消除電池內(nèi)部產(chǎn)生的極化現(xiàn)象，延長電池的使用壽命。3、本實用新型采用微處理器，能對充電器未連入電池或電池極性反接時，具有有極性保護功能。4、本實用新型的微處理器對電池電壓采樣信號進行數(shù)字處理，能精確地計算出電池各個階段的充電狀態(tài)，并在控制面板上作出相應的顯示，操作簡單直觀。5、本實用新型的充電器無高頻開關(guān)電路，因此對電網(wǎng)無污染，是綠環(huán)保型產(chǎn)品。


圖1是本實用新型的電路方框圖。
圖2是本實用新型的電原理圖。
具體實施方式
見圖1、2所示的全自動電池充電器，包括電源變壓器1，主控制電路2和可控硅整流電路3，電源變壓器1采用線性變壓器，具有過載能力強，工作穩(wěn)定可靠的特點，變壓器1的原邊處設(shè)有保護器F1，見圖1、2所示，本實用新型的主控制電路2包括與變壓器第一副邊連接的電源電路2-1、整形電路2-3、微處理器2-4、電池電壓采樣電路2-2和驅(qū)動電路2-5。
見圖2所示，電源電路2-1由二極管D1、D2、D3、D4、D6，電容C1、C2、C5以及三端穩(wěn)壓器U1構(gòu)成的全橋整流濾波電路，三端穩(wěn)壓器U1采用78M05，輸出直流5V接微處理器2-4的電源正極腳。
整形電路2-3包括電阻R1、R2、電容C3和二極管D5，其的輸入端即電阻R1連接在全橋整流電路的輸出端T點，電阻R2與電容C3構(gòu)成并聯(lián)支路，且電阻R1與并聯(lián)支路串聯(lián)分壓后與鉗位二極管D5連接，使12V60Hz交流電經(jīng)全波整流后得到120Hz波形，通過分壓整形得到120Hz梯形波，或12V50Hz交流電經(jīng)全波整流后得到100Hz波形，通過分壓整形得到100Hz梯形波，將信號送至微處理器2-4的非可屏蔽中斷腳，D5為鉗位二極管，使NMI腳的輸入電壓鉗位在5V。
與電池正極連接的電池電壓采樣電路2-2由電阻R7、R8和二極管D7、D8構(gòu)成，電阻R7與R8串聯(lián)分壓，電池電壓通過R7、R8進行比例分壓輸入到微處理器2-4的A/D轉(zhuǎn)換輸入腳，對電池電壓信號進行數(shù)字處理，且電阻R7、R8的結(jié)點處接有正向鉗位二極管D7和反向鉗位二極管D8，鉗位二極管D7使A/D轉(zhuǎn)換輸入腳的輸入電壓鉗位在5V。當充電器未連入電池或電池極性反接時，采樣電路2-2將低電平信號或負電壓信號送到微處理器2-4，微處理器2-4的可控硅觸發(fā)信號輸出腳PB5輸出高電平，充電器無電壓電流輸出而起到安全保護作用。
見圖2，本實用新型的微處理器2-4采用ST62系列、PIC系列等單片機，并內(nèi)設(shè)有充電編程序，該程序主要由主程序和三個中斷(NMI中斷、Port A中斷和Port B)服務子程序組成，主程序主要完成A/D轉(zhuǎn)換，并對A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果進行判斷；Port A中斷和Port B主要對按鍵進行掃描，決定可控硅相位觸發(fā)信號；NMI中斷則根據(jù)主程序?qū)/D轉(zhuǎn)換的判斷結(jié)果和按鍵掃描的結(jié)果在可控硅觸發(fā)信號輸出腳PB5輸出相應的相位觸發(fā)信號。
微處理器2-4具有TIMER定時/計數(shù)器接腳，通過R3上拉防止定時/計數(shù)器誤動作；Osin為時鐘輸入腳，外接晶振CR1；Osout為時鐘輸出腳；NMI為非可屏蔽中斷腳，TEST為編程電壓輸入腳；REST為復位引腳，低電平復位；PB6為A/D轉(zhuǎn)換輸入腳；PB5為可控硅觸發(fā)信號輸出腳。
微處理器2-4的各功能輸入腳與各功能選擇開關(guān)連接，見圖2，其功能輸入腳為PA3、PA4、PA5、PB1、PB2、PB3，其中PA3與薄膜按鍵SW1連接，作為6V2A或12V2A電池充電操作按鍵控制端；PA4與薄膜按鍵SW2連接，作為6V12A或12V12A電池充電操作按鍵控制端；PA5與薄膜按鍵SW3連接，作為12V 75A引擎啟動操作按鍵控制端；PB1與薄膜按鍵SW4連接，作為12V電池充電操作按鍵控制端；PB2為為功能擴展端腳；PB3與薄膜按鍵SW6連接，作為6V電池充電操作按鍵控制端。
微處理器2-4還具有各功能輸出腳，并與各發(fā)光二極管和電阻連接，各功能輸出腳包括充電狀態(tài)顯示腳和各充電操作指示腳。充電狀態(tài)顯示腳見圖2，為PC4、PC5、PC6、PC7、PB7、PB4，其中PC4腳接發(fā)光二極管D12和限流電阻R6，當D1 2常亮，表示有正常電池接入并開始充電，或充電完成0％～25％，當D12閃亮，表示有非正常電池接入并停止充電，并伴有指示燈閃亮以示警告；PC5腳接發(fā)光二極管D11和限流電阻R5，當D11被點亮，表示充電完成20％～50％；PC6腳接發(fā)光二極管D10和限流電阻R14，當D10被點亮，表示充電完成35％～90％；PC7腳接發(fā)光二極管D9和限流電阻R4，當D9被點亮，表示充電完成75％～100％；PB7腳接發(fā)光二極管D20和限流電阻R6，當D20常亮表示電池接反或未接入電池；PB4接限流電阻R11和發(fā)光二極管D19，D19被點亮表示電池充電已完成。
各充電操作指示腳見圖2，為PA0、PA1、PA2、PA6、PA7、PB0，其中PA0接發(fā)光二極管D13和限流電阻R9，當D13被點亮表示6V 2A或12V 2A充電流操作有效；PA1接發(fā)光二極管D14和限流電阻R17，當D14被點亮表示6V12A或12V12A充電流操作有效；PA2接發(fā)光二極管D15和限流電阻R16，D15被點亮表示12V75A引擎啟動操作有效；PA6接發(fā)光二極管D16和限流電阻R18，D16被點亮表示12V電池充電操作有效；PA7為功能擴展腳；PB0接發(fā)光二極管D18和限流電阻R19，D18被點亮表示6V電池充電操作有效。
見圖2所示，可控硅整流電路3包括與變壓器第二副邊連接的可控硅QA1、QA2構(gòu)成的電池充電回路，以及分別與可控硅QA1、QA2控制極連接的二極管DA2、DA1，可控硅QA1、QA2采用STYN255單向可控硅，二極管DA2、DA1防電流回灌影響微處理器2-4的正常工作，可控硅QA1的陽極與QA2的陽極并接連接至充電電池的負極，變壓器副第二副邊上的輸出中心抽頭接充電電池的正極，微處理器2-4的PB5腳通過驅(qū)動電路2-5與可控硅整流電路3中可控硅的控制極相連，通過采樣信號和功能選擇，經(jīng)微處理器2-4的觸發(fā)信號而改變可控硅QA1、QA2的導通角，進行恒功率充電。見圖2，該驅(qū)動電路2-5由電阻R12、R13和三極管Q1構(gòu)成，R12、R13串聯(lián)后接點接三極管Q1的基電極，三極管Q1的集電極分別通過二極管DA2、DA1接可控硅QA1、QA2的控制極，三極管Q1的發(fā)射極接電源。為防止電流過大，在可控硅QA1、QA2的控制極與二極管DA2、DA1之間還分別串接限流電阻RA2、RA1。
見圖2，本實用新型的工作過程如下，接通電源后，電源變壓器1工作，一路通過整流濾波電路2-1整流濾波后輸出5V的電壓，供微處理器2-4工作，另一路接可控硅整流電路3。通電后的微處理器2-4復位進入初始化狀態(tài)，PA0腳輸出低電平，點亮發(fā)光二極管D13；PB5腳輸出高電平，使三極管Q1處于截止狀態(tài)；PA6腳輸出低電平，點亮發(fā)光二極管D16；PB7輸出低電平，點亮發(fā)光二極管D20。在正確接入電池后，在設(shè)定時間內(nèi)不對鍵盤操作，默認為12V2A充電，采樣信號經(jīng)電池電壓采樣電路接2-2輸至PB6腳，進行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果在PB5腳輸出相應的相位觸發(fā)信號，導通可控硅對電池進行脈沖充電。微處理器4-2在負脈沖時通過采樣電路2-2采樣電池電壓，進行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果將電池充電狀態(tài)通過發(fā)光二極管D12、D11、D10、D9進行顯示。當充電完畢后，信號通過電池電壓采樣電路接2-2輸至PB6腳，進行A/D轉(zhuǎn)換，PB5腳輸出高電平，同時點亮發(fā)光二極管D19。
如按下薄膜按鍵SW2，則PB7腳輸出低電平、PC4腳輸出高電平，發(fā)光二極管D12滅，點亮發(fā)光二極管D20，PA0腳輸出高電平，滅掉發(fā)光二極管D13，PA1腳輸出低電平，點亮發(fā)光二極管D14，表示按鍵操作有效。幾秒鐘后，PB7腳輸出高電平、PC4腳輸出低電平，發(fā)光二極管D20滅，點亮發(fā)光二極管D12以示開始12V12A充電，同時導通可控硅對電池進行脈沖充電，微處理器4-2在負脈沖時通過采樣電路2-2采樣電池電壓，進行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果將電池充電狀態(tài)通過發(fā)光二極管D12、D11、D10、D9進行顯示。當充電完畢后，信號通過電池電壓采樣電路接2-2輸至PB6腳，進行A/D轉(zhuǎn)換，PB5腳輸出高電平，同時點亮發(fā)光二極管D19。
當充電器未連入電池或電池極性反接時，采樣電路2-2將低電平信號或負電壓信號送到微處理器2-4，微處理器2-4的可控硅觸發(fā)信號輸出腳PB5輸出高電平，充電器無電壓電流輸出而起到保護作用。
按下SW3鍵，微處理器2-4的PB5腳輸出低電平，使三極管Q1處于導通狀態(tài)，使可控硅完全導通，為引擎啟動提供不超過8秒的12V75A啟動電源。
本實用新型電源電壓適應范圍較寬，在110V～120V、220V～240V，50Hz/60Hz，適用于6V、12V規(guī)格的鉛酸電池。
權(quán)利要求1.一種全自動電池充電器，包括電源變壓器(1)，主控制電路(2)和可控硅整流電路(3)，其特征在于a、所述的主控制電路(2)包括與變壓器第一副邊連接的電源電路(2-1)、整形電路(2-3)、微處理器(2-4)、電池電壓采樣電路(2-2)和驅(qū)動電路(2-5)，整形電路(2-3)的輸入端接電源電路(2-1)中的全波整流輸出端T；整形電路(2-3)的輸出端接微處理器(2-4)的非可屏蔽中斷腳；與電池正極連接的電池電壓采樣電路(2-2)其輸出端接微處理器(2-4)的A/D轉(zhuǎn)換腳；微處理器(2-4)的觸發(fā)信號腳通過驅(qū)動電路(2-5)與可控硅整流電路(3)中可控硅的控制極相連；b、所述的可控硅整流電路(3)包括與變壓器第二副邊連接的可控硅QA1、QA2構(gòu)成的電池充電回路和分別與可控硅QA1、QA2控制極連接的二極管DA1、DA2，可控硅QA1的陽極與QA2的陽極并接連接至充電電池的負極，變壓器副第二副邊上的輸出中心抽頭接充電電池的正極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動電池充電器，其特征在于微處理器(2-4)具有與各功能選擇開關(guān)連接的各功能輸入腳，且微處理器(2-4)還具有顯示各功能的輸出腳，并與各發(fā)光二極管和電阻連接；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全自動電池充電器，其特征在于所述的微處理器(2-4)的各功能輸出腳包括充電狀態(tài)顯示腳和各充電操作指示腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動電池充電器，其特征在于所述的整形電路(2-3)包括電阻R1、R2、電容C3和二極管D5，電阻R1連接在全橋整流電路的T點，電阻R1與由電阻R2與電容C3構(gòu)成并聯(lián)支路進行串聯(lián)分壓，并與正向鉗位二極管D5連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動電池充電器，其特征在于所述的電池電壓采樣電路(2-2)由電阻R7、R8和二極管D7、D8構(gòu)成，電阻R7與R8串聯(lián)分壓，且電阻R7、R8的結(jié)點處接有鉗位二極管D7、D8。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動電池充電器，其特征在于所述的驅(qū)動電路(2-5)由電阻R12、R13和三極管Q1構(gòu)成，R12、R13串聯(lián)后接點接三極管Q1的基電極，三極管Q1的集電極分別通過二極管DA2、DA1接可控硅QA1、QA2的控制極，三極管Q1的發(fā)射極接電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的全自動電池充電器，其特征在于所述的可控硅QA1、QA2的控制極與二極管DA2、DA1之間還分別串接限流電阻RA2、RA1。
專利摘要一種全自動電池充電器，包括電源變壓器，主控制電路和可控硅整流電路，所述的主控制電路包括與變壓器第一副邊連接的電源電路、微處理器、整形電路、電池電壓采樣電路和驅(qū)動電路，所述的可控硅整流電路包括與變壓器第二副邊連接的可控硅QA1、QA2構(gòu)成的電池充電回路以及分別與可控硅QA1、QA2控制極連接的二極管DA2、DA1，可控硅QA1的陽極與QA2的陽極并接連接至充電電池的負極，變壓器副第二副邊上的輸出中心抽頭接充電電池的正極。本實用新型將檢測到的電池電壓信號輸入微處理器內(nèi)進行A/D轉(zhuǎn)換，并輸出相應的相位觸發(fā)信號來調(diào)節(jié)可控硅的導通角，實現(xiàn)恒功率脈沖充電，消除電池極化現(xiàn)象，延長電池的使用壽命。
文檔編號H02J7/10GK2640100SQ03277459
公開日2004年9月8日 申請日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者張道久, 環(huán)要武, 伏海星 申請人:常州市巨泰電子有限公司