专利名称：电池充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及充电器领域，具体地说，涉及一种电池充电器。
背景技术：
目前，随着电池容量的不断增大，市场上出现了很多能快速充电的电池充电器，充电电流为慢速充电器的几十倍。但这些充电器普遍存在下列不足电池充足电后，如果不及时停止快速充电，电池的温度和内部压力将迅速上升。内部压力过大时，密封电池将打开放气孔，从而使电解液逸散，造成电解液的黏稠性增大，电池的内阻增大，容量下降。NiH、NiCd充电电池，充足电后，电池电压开始下降，电池的温度和内部压力迅速上升，为了保证电池充足电又不过充电，人们采用了多种控制方式，它们主要是定时控制，电压控制和温度控制。
首先说定时控制，采用1.25C充电速率时，电池一小时可充足，采用2.5C充电速率时，30分钟可以充足，因此，根据电池的容量和充电电流，很容易确定所需的充电时间，这种控制方法虽简单，但是由于电池的起始充电状态不完全相同，造成有的电池充不足，有的电池过充电。
其次是电压控制，主要包括最高电压控制，电压负增量控制，电压零增量控制，最高电压控制就是电压充到最高规定值后，充电器停止快速充电，这种控制方法的缺点是，电池充足电的最高电压随环境温度、充电速率而变，而且电池组中各单体电池的最高充电电压也有差别，因此采用这种方法不能准确地判断电池已充足电；电池负增量控制与电池组的绝对电压无关，而且不受环境温度和充电速率等因素的影响，因此可以比较准确地判断电池已充足电，这种控制方法的缺点是电池电压出现负增量后，电池已经过充电，因此电池的温度较高；电压零增量控制的缺点是，充足电以前，电池电压在某一段时间内可能变化很小，从而造成过早地停止快速充电。
最后说温度控制，其中包括最高温度控制和温升控制，最高温度控制的缺点是热敏电阻的响应时间较长，温度检测有一定滞后，同时，电池的最高温度与环境温度有关，当环境温度过低时，电池易过充电，当环境温度过高时，电池充不足；温升控制就需要用两只热敏电阻，一只测电池的温度，另一只测环境的温度，这种方法很难控制电池已充满。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种不仅充电速度快，而且能保证在充满电的前提下安全、及时地关断充电电路的电池充电器。
实现上述目的的技术方案是一种电池充电器，包括外壳和具有控制电路的电路板，电路板上的控制电路由DC-DC变换电路、电池充电电路、电池电压及内阻信号采样电路、充电指示电路、恒流控制电路、参考给定信号电路和占空控制电路组成，DC-DC变换电路的输出端分别与电池充电电路和参考给定信号电路的输入端连接，参考给定信号电路的输出端分别与电池电压及内阻信号采样电路、充电指示电路以及恒流控制电路的输入端连接，电池电压及内阻信号采样电路的输出端分别与占空控制电路、充电指示电路的输入端连接，占空控制电路的输出端与DC-DC变换电路的输入端连接，电池充电电路的输出端与电池电压及内阻信号采样电路的另一输出端连接，恒流控制电路的输出端与电池充电电路的输入端连接，控制电路还包括模糊控制电路，模糊控制电路的输入端与参考给定信号电路的输出端连接，模糊控制电路的另一输入端与充电指示电路的输出端连接，模糊控制电路的输出端与DC-DC变换电路的输入端连接。
采用上述技术方案后，在电池即将充满时，电池充电电路的发光二极管会慢速闪烁，当红灯亮起的时候，说明电池电压还未到给定的上限电压，显示在充电，当红灯灭了的时候，说明电池电压已经达到给定的上限电压，随着这种闪烁充电的进行，红灯亮的时间和灭的时间的比例会越来越小，直到达到一定的比例后，模糊控制电路的反向输入端接受到低电平的信号，经过几秒钟的延时，模糊控制电路的输出端输出高电平，达到完全关闭充电电路的目的，使充电电池能达到最佳充电状态，又不产生过充电。
图1为本实用新型的电路框图；图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1、2所示，一种电池充电器，包括外壳和具有控制电路的电路板，电路板上的控制电路由DC-DC变换电路1、电池充电电路2、电池电压及内阻信号采样电路4、充电指示电路5、恒流控制电路6、参考给定信号电路8和占空控制电路3组成，DC-DC变换电路1的输出端分别与电池充电电路2和参考给定信号电路8的输入端连接，参考给定信号电路8的输出端分别与电池电压及内阻信号采样电路4、充电指示电路5以及恒流控制电路6的输入端连接，电池电压及内阻信号采样电路4的输出端分别与占空控制电路3、充电指示电路5的输入端连接，占空控制电路3的输出端与DC-DC变换电路1的输入端连接，电池充电电路5的输出端与电池电压及内阻信号采样电路4的另一输出端连接，恒流控制电路6的输出端与电池充电电路2的输入端连接，控制电路还包括模糊控制电路7，模糊控制电路7的输入端与参考给定信号电路8的输出端连接，模糊控制电路7的另一输入端与充电指示电路5的输出端连接，模糊控制电路7的输出端与DC-DC变换电路1的输入端连接。DC-DC变换电路1采用CUK控流DC-DC变换电路。
如图2所示，电池充电电路2的输入端还连接有超压保护电路9。超压保护电路9在被充电池电压过高或充电器空载时，可以防止电压过高。超压保护电路由稳压管DZ1组成。
如图2所示，模糊控制电路7由运算放大器IC3d、电阻R28～R32、发光管D8和电容C12组成，电容C12、电阻R30与运算放大器IC3d并联，R29连接在运算放大器IC4的反向输入端，R31接在运算放大器IC3d的正向输入端，R28连接在运算放大器IC3d的输出端，发光管D8与电阻R28串联。
如图2所示，恒流控制电路6由运算放大器IC3b、电阻R18、电阻R40和电容C16组成，运算放大器IC3b的正向输入端连接参考给定信号电路8的输出端，运算放大器IC3b的反向输入端接R18，电容C16、电阻R40与运算放大器IC3b并联。恒流控制电路6根据参考给定信号电路8给定的输出信号，与电池充电电路2中采样电阻R2和R7上的压降进行比较，不断地校正这两者之间的差值，以达到恒流的目的。
参考给定信号电路8由集成块IC2、电容C5及其周边电路组成，电容C5与集成块IC2并联。集成块IC2的型号为TL431。
本实用新型的工作原理如下参见图2，CUK控流DC-DC变换电路1的输入端接DC12V电源，DC-DC变换电路1的振荡电路输出一个频率为60KHZ左右，占空比二分之一左右的脉冲波形，这个脉冲信号分别输入到三极管Q1、Q5的基极，控制其导通与关断。Q1、Q5导通时，分别对L1、L2线圈储存能量，也就是将电能转化为磁能存在L1、L2内，在Q1、Q5关断时，L1、L2的另外一组线圈将其导通时存的磁能转化为电能经D1对电池进行充电，占空控制电路3根据电池电压及内阻信号采样电路4的运算放大器IC3a的输出电平工作，若输出高电平，也就是电池的电压已经超过参考给定信号的基准电压，这个高电平经电阻R46、二极管D4对电容C6进行充电，来调节三极管Q4的导通和关断时间，从而达到占空控制的目的，电池电压及内阻信号采样电路4中运算放大器IC3a的反向输入端为参考给定信号，正向输入端为电池电压的输入信号，当充电器充电时，电阻R37和R6上的电压为电池电压加上采样电阻上的压降，即为充电电流乘以电阻的阻值，当这个电压高于参考给定的上限电压值时，也就是运算放大器IC3a的正向输入端的电压高于反向输入端的电压，运算放大器IC3a则输出高电平，此高电平随即输入到充电指示电路5的运算放大器IC3c的反向输入端，与正端给定的参考信号相比较，当正常充电时，充电指示电路5的反向输入端输入低电平，一般为1V左右，正向输入端的电压为4V左右，故运算放大器IC3a此时输出为高电平，所以红色发光二极管D7亮起，显示正在大电流充电，当电池电压及内阻信号采样电路4检测到电池的电压已达到上限电压时，运算放大器IC3a输出12V左右的高电平，此时充电显示电路5中的运算放大器IC3c就输出低电平，关断发光二极管D7，此时充电电流液下降为零，电阻R37和R6上的压降随即下降，当电压下降到下限电压值时，电池电压及内阻信号采样电路4的运算放大器IC3a的反向输入端的电压高于正向输入端时，即输出低电平，充电显示电路5中的运算放大器IC3c就输出高电平，从而点亮发光二极管D7，显示充电。一般情况下，电池的电压在加上电流后，电压会升高0.2V左右，当电流消失后，电池的电压就会下降，根据这个原理，电池在即将充满时，红色发光二极管D7会慢速闪烁，当红灯亮起的时候，说明电池电压还没到给定的上限电压，显示在充电，当红灯灭了的时候，说明电池电压已达到给定的上限电压，随着这种闪烁充电的进行，红灯亮的时间和灭的时间的比例会越来越小，直到达到一定的比例后，模糊控制电路7的反向输入端接收到低电平的信号，经电阻R29、R30的5秒左右的延时，模糊控制电路7中的运算放大器IC3d输出高电平，点亮发光二极管D8，从而彻底导通三极管Q4，达到完全关掉振荡电路的目的。参考给定信号电路8提供3组不同需要的参考给定值，以达到各自的要求。
本实用新型电路结构简单，成本低，充电速度快，效率高，但电池的温度并不高。此外，还能自动修复过放电或久置不用的电池，达到最佳充电状态。具有性价比高的优点。
权利要求1.一种电池充电器，包括外壳和具有控制电路的电路板，电路板上的控制电路由DC-DC变换电路(1)、电池充电电路(2)、电池电压及内阻信号采样电路(4)、充电指示电路(5)、恒流控制电路(6)、参考给定信号电路(8)和占空控制电路(3)组成，DC-DC变换电路(1)的输出端分别与电池充电电路(2)和参考给定信号电路(8)的输入端连接，参考给定信号电路(8)的输出端分别与电池电压及内阻信号采样电路(4)、充电指示电路(5)以及恒流控制电路(6)的输入端连接，电池电压及内阻信号采样电路(4)的输出端分别与占空控制电路(3)、充电指示电路(5)的输入端连接，占空控制电路(3)的输出端与DC-DC变换电路(1)的输入端连接，电池充电电路(5)的输出端与电池电压及内阻信号采样电路(4)的另一输出端连接，恒流控制电路(6)的输出端与电池充电电路(2)的输入端连接，其特征在于控制电路还包括模糊控制电路(7)，模糊控制电路(7)的输入端与参考给定信号电路(8)的输出端连接，模糊控制电路(7)的另一输入端与充电指示电路(5)的输出端连接，模糊控制电路(7)的输出端与DC-DC变换电路(1)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于电池充电电路(2)的输入端还连接有超压保护电路(9)。
3.根据权利要求2所述的电池充电器，其特征在于超压保护电路(9)由稳压管DZ1组成。
4.根据权利要求1或2或3所述的电池充电器，其特征在于模糊控制电路(7)由运算放大器IC3d、电阻R28～R32、发光管D8和电容C12组成，电容C12、电阻R30与运算放大器IC3d并联，R29连接在运算放大器IC4的反向输入端，R31接在运算放大器IC3d的正向输入端，R28连接在运算放大器IC3d的输出端，发光管D8与电阻R28串联。
5.根据权利要求1或2或3所述的电池充电器，其特征在于恒流控制电路(6)由运算放大器IC3b、电阻R18、电阻R40和电容C16组成，运算放大器IC3b的正向输入端连接参考给定信号电路(8)的输出端，运算放大器IC3b的反向输入端接R18，电容C16、电阻R40与运算放大器IC3b并联。
6.根据权利要求1或2或3所述的电池充电器，其特征在于参考给定信号电路(8)由集成块IC2、电容C5及其周边电路组成，电容C5与集成块IC2并联。
7.根据权利要求1或2或3所述的电池充电器，其特征在于所述的DC-DC变换电路(1)为CUK控流DC-DC变换电路。
专利摘要一种电池充电器，包括外壳和具有控制电路的电路板，电路板上的控制电路由CUK控流DC－DC变换电路(1)、电池充电电路(2)、电池电压及内阻信号采样电路(4)、充电指示电路(5)、恒流控制电路(6)、参考给定信号电路(8)和占空控制电路(3)组成，其特征在于控制电路还包括模糊控制电路(7)，模糊控制电路(7)的输入端与参考给定信号电路(8)的输出端连接，模糊控制电路(7)的另一输入端与充电指示电路(5)的输出端连接，模糊控制电路(7)的输出端与CUK控流DC－DC变换电路(2)的输入端连接。本实用新型不仅充电速度快，而且能保证在充满电的前提下安全、及时地关断充电电路，此外，还能修复过放电或久置不用的电池，具有性价比高的优点。
文档编号H02J7/02GK2735630SQ200420026940
公开日2005年10月19日 申请日期2004年5月8日 优先权日2004年5月8日
发明者刘晓刚 申请人:斯贝克(常州)电子有限公司