专利名称：便携式高智能铅酸蓄电池充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于对铅酸蓄电池进行充电的便携式高智能充电装置。
背景技术：
铅酸蓄电池是一种对国防科研、交通电力、工农业生产、信息现代化、金融卫生等社会各个方面有着巨大影响的基础产品。随着社会进步和经济快速发展，该产品的产量、产值以其工艺成熟、价格相对较低，能大电流放电、无记忆效应等优点，在巨大的市场需求下不断发展。现在铅酸蓄电池质量的提高已大大先于其充电器技术的进步；因此研究开发出更具技术先进性的充电装置，以节约资源、减轻报废电池对环境的污染，进一步提高效益，充分发挥铅酸蓄电池的作用，是十分必要的。
技术内容本实用新型的目的是，设计一种便携式高智能铅酸蓄电池充电器，它的工作性能更符合所述蓄电池放电后的充电恢复特性，在整个充电工作过程中能进行高智能化的自动监测与调整，不存在过充电与充电不足对电池寿命造成的危害，能使电池在充电过程中析气量极少而无热积累与爆炸可能，装置体积小、便于随身携带，适应范围宽。
本实用新型的技术方案是，所述便携式高智能铅酸蓄电池充电器的电路结构是，整流滤波单元将交流市电整流滤波后经主开关单元送至变压器单元，变压器单元的输出一路送输出单元而另一路接至偏置反馈单元，其技术特点是，所述输出单元的输出一路为充电器的充电输出而另两路分别接至温度补偿单元和输出控制单元，所述温度补偿单元的控制信号又送至所述输出控制单元，而该输出控制单元的控制信号送至所述偏置反馈单元，该偏置反馈单元的输出信号送至主开关单元。
以下对本实用新型做出进一步说明。
参见图1，本实用新型的电路结构是，整流滤波单元(1)将交流市电整流滤波后经主开关单元(2)送至变压器单元(7)，变压器单元(7)的输出一路送至输出单元(3)而另一路接至偏置反馈单元(6)，其技术特点是，输出单元(3)的输出一路为充电器的充电输出(Vdc)而另两路分别接至温度补偿单元(5)和输出控制单元(4)，温度补偿单元(5)的控制信号又送至所述输出控制单元(4)，该输出控制单元(4)的控制信号送至偏置反馈单元(6)，该偏置反馈单元(6)的输出信号送至主开关单元(2)。
本实用新型的实施例电路结构和工作原理是，参见图2，所述整流滤波单元(1)有由二极管D1～D4组成的桥式整流器，且其交流侧接有由电容C1和电感L1组成的EMI滤波器(用于抑制噪声污染)，直流侧接有起滤波作用的高压电解电容E1和抑制输入端冲击电流的负温度系数热敏电阻RT4；交流电源输入后经该单元(1)产生120～360伏直流高压；主开关单元(2)由IC芯片U1(TOP227Y)及串接的稳压二极管VR1与二极管D5组成；单元(1)输出的直流高压通过单元(7)的变压器T1初级线圈加到集成开关电源控制器U1的DRAIN端，该芯片U1功能完善，内部含有功率MOSFET管及控制单元，并具有欠压、过热、短路保护功能，U1(TOP227Y)芯片内产生100KHZ振荡脉冲，VR1与D5串联保证主开关关闭时因变压器漏感产生的尖脉冲控制在安全范围之内；变压器单元(7)可选用高频开关变压器T1(其次级线圈包括一个偏置线圈)，它采用高导磁率、低矫顽力、高电阻率、低损耗的功率铁氧体磁芯，要求T1的隔离电压不小于2500Vac，漏感不大于15uH，它可使整个电路的工作效率≥85％；输出单元(3)由整流二极管D6及组成π型滤波器的电容器E2、E3及电感L2和高频下地旁路电容C3构成，变压器T1次级输出脉冲通过D6整流再经π型滤波器滤波产生所需的直流电压，C3可减低高频噪声，D6应采用低正向压降的肖特基二极管；输出控制单元(4)由阳极经光电耦合器U2(PC817A)的输入端接有电阻R2与R3的并联稳压器U3(TL431)和负温度系数热敏电阻RT1、RT2及电阻R4、R5、R6、电容C6组成，稳压二极管Z1并联在负温度系数热敏电阻RT1两端且其阳极接地，该稳压二极管Z1的阴极同并联稳压器U3的阴极相联，其中U3可选用精度为1％的高精度产品，RT1与RT2的阻值与B值精度都应达到1％，R4、R5、R6应选用精度0.1％、温漂小于50ppm的电阻，由R2、R3控制U3的阴极电流，当RT1在温度变化下产生阻值变化与流入电流的变化共同形成压降，使U3的阴极电压浮置在某一特定范围，与RT1并联的Z1则保证充电电压在低温下也不会失控过高，RT1主要用于监测充电器内部温度，RT2主要用于监测环境温度，通过对温度的检测来精确控制充电电流与电压；温度补偿单元(5)由驱动三极管Q1和串接在驱动回路中的加热电阻R8以及偏置电阻R7、RT3、控制三极管Q1工作状态的三极管Q2及其偏置电阻R9、R10组成，其中R7与RT3为Q1提供温度变化的偏置电压；在充电过程中RT3检测充电器内、外部温度，确定加热电阻R8的加热量，R10与R9为Q2提供偏置电压，必要时关闭Q1，保证充电器在低温下的充电特性，使输出直流电压在全温度范围内依被充电池实时可靠调整，再通过电路合理匹配与融合产生对输出电压的精确控制与调整，由此形成一种新颖的动态平衡；偏置反馈单元(6)包括一端同变压器T1的次级偏置线圈相接而另端同光电耦合器U2的电输出端相连接的二极管D7与电容C2、接在同集成开关电源控制器U1的CONTROL端相联的光电耦合器U2的电输出端的电阻R1、电容E4及电容C4、C5，变压器T1的偏置线圈两端电压经D7、C2整流滤波后产生U1(TOP227Y)所需的偏置电压，通过U2把输出端同U1的C端联系起来，将输出端的细微变化实时反馈至C端产生脉宽的变化，因此一般应使U2工作在线性区域，C端外接的R1、E4不但补偿环路控制，而且E4还可以滤掉U1内部的栅极驱动电流峰值，并通过电容的充放电，决定整个电源自动重新启动的频率，使之产生所需的不同启动间隔，即可以产生所需的脉冲序列。
由以上可知，本实用新型为一种便携式高智能铅酸蓄电池充电器，该充电装置的特性更符合铅酸蓄电池放电后的充电恢复特性，在充电器对铅酸电池充电工作的整个过程中，由于充电器高度智能化，绝不需要人工进行监测与调整，也绝不存在过充电与充电不足对电池寿命造成的危害，因此可以极大的延长铅酸蓄电池的使用寿命，同时该充电器通过严格的设计与生产控制，使得铅酸蓄电池充电过程中析气量极少，也无热积累与爆炸可能。该装置体积轻巧，适应范围宽，可随身携带，随时使用，高智能与高安全性使得操作者无须经过专业培训就可在任何有照明市电的地方自由操作，因此它是一个有别于其它充电器的不折不扣的“傻瓜型”充电器，适用于12V20AH-60AH、24V10AH-30AH、36V10AH-20AH、48V10AH-20AH等铅酸蓄电池充电的系列产品。它的主要特点有一、节电。该充电器功率变换控制与充电控制融为一体，且采用先进的高频开关电源等特点，转换效率十分高，整体效率≥75％(可控硅、开关电源与专用芯片控制相结合所达不到的)。
二、延长寿命。充电开始后，该充电器会自动侦测电池的放电深度，以一系列由小到大，由窄到宽的电流脉冲序列对该环境下电池的受电能力进行探测与化学分子反应的激活，当达到特定条件后，转入正常充电，这样可以大大提高电池使用寿命(这是其它充电器没有的特点)。
三、全自动。具有电池电压、充电电流、环境温度、充电时间，掉电后恢复等自动检测功能。在整个充电过程中根本不必人为控制，转入正常充电后，充电器会以一种电压引导的方式，使电池逐渐恢复容量，最后转入有别于浮充的微电流补充充电。因此可以保证电池即使长期接在充电器上充电，也不会影响电池寿命(除开关式的中大型充电系统可以进入浮充外，普通充电一般采取关机的方式终止充电)。
四、复活电池。用普通充电器无法充电的硫化电池，采用该充电器经过几次充放循环可恢复其容量(这是一般可控硅充电器无法实现的)。
五、体积小，重量轻。体积、重量只有同等开关电源式的1/3以下，可控硅式的1/10以下。
六、安全。该充电器输入、输出隔离度高，漏电小，对操作人员的人身安全可靠性极高。整个充电过程电池析气量极小，电解液温度几乎没有升高，电池极性反接也有保护。因此对充电环境无特别要求。
七、适用广。该充电器的输出电压范围极宽，在100V-240Vac、47～63Hz的条件下都可以正常工作，在环境温度0～40℃下都可以使电池充满又不过充(一般开关型、可控硅型都不可在输入电压如此宽的范围内正常工作)。
八、无污染。在整个充电过程中电池析气量极小，能十分有效的防止有害气体的产生，且无噪声污染。
九、以变应变。该充电器充电方式既非恒压充电也非恒流充电，也不是两种充电方式的简单结合，而是吸取两种充电方式的长处加以改进整合，达到以变应变，实时调整，因此对电池的适应能力非常强。
十、经济性。因为1、安全系数高，无须专业人员操作，可以大范围推广使用；2、充电效率高，市电转化率高；3、可以极大的延长电池使用寿命(3～5倍以上)。
图1是本实用新型的电路框图；图2是一种实施例的实际电路图。
在附图中1—整流滤波单元， 3—输出单元，2—主开关单元，4—输出控制单元，5—温度补偿单元， 6—偏置反馈单元，7—变压器单元。
具体实施方式
按照附图和前述结构的本实用新型充电器，设计为适于对12V/20AH-60AH铅酸蓄电池充电的充电器产品，实际电路(参见图2)的一组元器件可用参数如下表所列
权利要求1.一种便携式高智能铅酸蓄电池充电器，它的电路结构是，整流滤波单元(1)将交流市电整流滤波后经主开关单元(2)送至变压器单元(7)，变压器单元(7)的输出一路送至输出单元(3)而另一路接至偏置反馈单元(6)，其特征是，输出单元(3)的输出一路为充电器的充电输出而另两路分别接至温度补偿单元(5)和输出控制单元(4)，温度补偿单元(5)的控制信号又送至所述输出控制单元(4)，该输出控制单元(4)的控制信号送至偏置反馈单元(6)，而偏置反馈单元(6)的输出信号送至主开关单元(2)。
2.根据权利要求1所述的便携式高智能铅酸蓄电池充电器，其特征是，所述整流滤波单元(1)有由二极管D1～D4组成的桥式整流器，且其交流侧接有由电容C1和电感L1组成的EMI滤波器，其直流侧接有电容E1和负温度系数热敏电阻RT4；所述主开关单元(2)由型号为TOP227Y的芯片U1及串接的稳压二极管VR1与二极管D5组成；所述变压器单元(7)为次级线圈包括一个偏置线圈的高频开关变压器T1所述输出单元(3)由二极管D6及组成π型滤波器的电容器E2、E3及电感L2和旁路电容C3构成，所述输出控制单元(4)由阳极经PC817A光电耦合器U2的输入端接有电阻R2与R3的TL431并联稳压器U2和负温度系数热敏电阻RT1、RT2及电阻R4、R5、R6、电容C6组成，稳压二极管Z1并联在负温度系数热敏电阻RT1两端且其阳极接地，该稳压二极管Z1的阴极同并联稳压器U3的阴极相联，所述温度补偿单元(5)由驱动三极管Q1和串接在其驱动回路的加热电阻R8以及偏置电阻R7、RT3、控制三极管Q1工作状态的三极管Q2及偏置电阻R9、R10组成，所述偏置反馈单元(6)包括一端同变压器T1的次级偏置线圈相接而另端同光电耦合器U2电输出端相接的二极管D7与电容C2、接在同芯片U1的CONTROL端相联的光电耦合器U2的电输出端的电阻R1、电容E4及电容C4、C5。
专利摘要本实用新型的电路结构是,整流滤波单元(1)将交流市电整流滤波后经主开关单元(2)送至变压器单元(7),变压器单元(7)的输出一路送至输出单元(3)而另一路接至偏置反馈单元(6),输出单元(3)的输出一路为充电器的充电输出而另两路分别接至温度补偿单元(5)和输出控制单元(4),温度补偿单元(5)的控制信号又送至所述输出控制单元(4),该输出控制单元(4)的控制信号送至偏置反馈单元(6),而偏置反馈单元(6)的输出信号送至主开关单元(2)。具有高度智能化自动控制充电过程和体积小、携带与使用方便、适应范围宽、可延长蓄电池使用寿命等特点。
文档编号H02J7/04GK2514539SQ0124972
公开日2002年10月2日 申请日期2001年9月18日 优先权日2001年9月18日
发明者何镇宇, 何毅然 申请人:何镇宇