专利名称：电池充电器的制作方法
技术领域：
本发明是一种电池充电器，属于电池充电器的改造技术。
背景技术：
现有手机电池或其他电池充电器对电池进行充电时，其存在的缺点是充电时间太长，当第一次使用时，必须对电池充电12～18个小时，以后对电池充电时，少则一至两个小时，多则三至四个小时，特别是当用户急需外出使用时，只能干着急，另用户甚为烦恼，但又无可奈何。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种可以大大缩短对电池进行充电的时间，而且不会令电池发热，并不会损坏电池的电池充电器。本发明设计独特，结构合理，方便实用。
本发明的原理框图如图1所示，包括有将交流电转换为直流电的AC/DC变换器(1)、将高压直流电转换为低压直流电的DC/DC变换器(2)、正负脉冲信号发生器(3)、电池充、放电电路(4)、关机控制信号发生器(5)、电池电压检测器(6)，其中AC/DC变换器(1)的输出端与DC/DC变换器(2)的输入端连接，DC/DC变换器(2)的输出端分别与正负脉冲信号发生器(3)、电池充、放电电路(4)、关机控制信号发生器(5)、电池电压检测器(6)连接，且电池充、放电电路(4)的输入端分别与正负脉冲信号发生器(3)及关机控制信号发生器(5)的输出端连接，电池电压检测器(6)的输入端与充电电池(8)连接，电池电压检测器(6)的输出端与关机控制信号发生器(5)的输入端连接。
上述AC/DC变换器(1)包括有电阻(R1)、整流桥(DI1)、电容(C1)，整流桥(DI1)的输入端通过电阻(R1)与市电连接，滤波电容(C1)并联在整流桥(DI1)的输出端。
上述DC/DC变换器(2)包括有由三极管(T1)、高频变压器(B1)、电阻(R2)、(R3)，电容(C2)、二极管(D1)、光电耦合器(EL1)组成的间歇振荡器及由二极管(D3)、电容(C4)组成的整流滤波电路，三极管(T1)的集电极与高频变压器(B1)的初级线圈(L1)连接，三极管(T1)的发射极与高频变压器(B1)的初级线圈(L2)连接，三极管(T1)的基极及发射极与光电耦合器(EL1)连接，二极管(D3)、电容(C4)组成的整流滤波电路连接在高频变压器(B1)的次级线圈(L3)上，经二极管(D3)、电容(C4)整流滤波、变为低压直流电的整流滤波电路的输出端与电池充、放电电路(5)连接。
上述正负脉冲信号发生器(3)包括有由时基电路(IC1)及电阻(R7、R8)，电容(C6、C7)，二极管(D4)构成的方波振荡器，振荡器通过电阻(R6)与DC/DC变换器(2)的输出端连接，时基电路(IC1)的输出脚通过电阻(R9)及(R10)与电池充、放电电路(4)连接。
上述电池充、放电电路(4)包括有三极管(T2、T3、T4、T5、T6、T7)，三极管(T2)的基极通过电阻(R15)与关机控制信号发生器(5)的关机信号输出端连接，三极管(T2)的集电极及发射极并接于三极管(T3)的基极及发射极两端，三极管(T3)的集电极与三极管(T4)的基极连接，三极管(T4)的集电极分别与三极管(T2、T3)的发射极连接；三极管(T5)的基极与关机控制信号发生器(5)的电池停止放电信号输出端连接，三极管(T5)的集电极及发射极并接于三极管(T6)的基极与接地端或负极之间，三极管(T6)的发射极与三极管(T7)的基极连接，三极管(T6)的集电极与三极管(T7)的集电极连接，三极管(T7)的发射极与三极管(T5)的发射极连接。
上述关机控制信号发生器(5)包括有由电阻(R13、R14)，可控硅(TS1)，可控硅(TS1)的触发极与电池电压检测器(6)连接，可控硅(TS1)的负极与电阻(R14)连接，可控硅(TS1)的正极通过电阻(R15)与电池充、放电电路(4)连接。
上述电池电压检测器(6)包括有稳压二极管(DW3)，(DW3)的负极直接接到被充电电池的正端，(DW3)的正极与可控硅(TS1)的触发极连接。
上述关机控制信号发生器(5)还连接有显示电路(7)，其包括有电池极性确认显示件(DE1)、充电进行中显示件(DE2)、电池饱和显示件(DE3)，其中电池极性确认显示件(DE1)与充电电池连接，充电进行中显示件(DE2)的负极与限流电阻(R12)连接，充电进行中显示件(DE2)的正极通过电阻(R11)与电池饱和显示件(DE3)的负极连接及通过电阻(R15)与电池充、放电电路(4)连接，并与关机控制信号发生器(5)中可控硅(TS1)的正极连接，电池饱和显示件(DE3)的正极与电池充、放电电路(4)连接。
上述电池充、放电电路(4)中三极管(T4)发射极与三极管(T7)集电极之间还串接有能把冲电电流波形的前沿拉圆滑，减缓波形前沿对电池的冲击的电感(H2)。
上述DC/DC变换器(2)中光电耦合器(EL1)通过电阻(R5)及电感(H1)与电池充、放电电路(4)连接。
上述时基电路(IC1)为NE555时基电路。
本发明由于采用正宽脉冲大电流向电池进行周期性间歇充电的结构，在充电间歇期间，使电池实行负窄脉冲放电，使电池接受着长充短放的周期性交替变化中的充电方式。另外，本发明还在充电电路中串入电感器，将充电方波电流的陡峭前沿拉圆滑，减去了方波前沿对电池的强烈冲击，使电池不易发热，克服了被充电电池不能接受快速充电的弱点，能使被充电电池接受宽脉冲大流充电，并无发热现象，所以大大地缩短了充电时间，实现了快速充电、对电池的寿命和容量绝无影响。此外，本发明利用了一元多用原理和利用了元件的异种功能原理，以及直接简化级数原理等最为先进的电子电路设计技术，使其线路极其简化，而且性能又更加稳定。并且少用IC，以分立件为主。本发明实现快速充电，填补现有市场的这项空白，本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的电池充电器。
图1为本发明的原理框图；图2为本发明充电器的充电电流波形图，I1为充电电流，I2为电池放电电流，T1为充电电流脉冲宽度(时间＝0.88秒)，T2为充电电流间歇时间(＝0.1秒)，T为电池放电流脉冲宽度，TH重叠于T2(即t2-t3＝0.1秒)。
图3为本发明充电器的电路图。
具体实施例方式实施例本发明的原理框图如附图1所示，包括有将交流电转换为直流电的AC/DC变换器1、将高压直流电转换为低压直流电的DC/DC变换器2、正负脉冲信号发生器3、电池充、放电电路4、关机控制信号发生器5、电池电压检测器6，其中AC/DC变换器1的输出端与DC/DC变换器2的输入端连接，DC/DC变换器2的输出端分别与正负脉冲信号发生器3、电池充、放电电路4、关机控制信号发生器5、电池电压检测器6连接，且电池充、放电电路4的输入端分别与正负脉冲信号发生器3及关机控制信号发生器5的输出端连接，电池电压检测器6的输入端与充电电池8连接，电池电压检测器6的输出端与关机控制信号发生器5的输入端连接。
本发明充电器的电路图如图3所示，上述AC/DC变换器1包括有电阻R1、整流桥DI1、电容C1，整流桥DI1的输入端通过电阻R1与市电连接，滤波电容C1并联在整流桥DI1的输出端。
上述DC/DC变换器2包括有由三极管T1、高频变压器B1、电阻R2、R3、电容C2、二极管D1、光电耦合器EL1组成的间歇振荡器及由二极管D3、电容C4组成的整流滤波电路，三极管T1的集电极与高频变压器B1的初级线圈L1连接，三极管T1的发射极与高频变压器B1的初级线圈L2连接，三极管T1的基极及发射极与光电耦合器EL1连接，二极管D3、电容C4组成的整流滤波电路连接在高频变压器(B1)的次级线圈L3上，经D3、C4整流滤波，变为低压直流电的整流滤波电路的输出端与电池充、放电电路5连接。
上述正负脉冲信号发生器3包括有由时基电路IC1及电阻R7、R8，电容C6、C7，二极管D4构成的方波振荡器，振荡器通过电阻R6与DC/DC变换器2的输出端连接，时基电路IC1的输出脚通过电阻R9及R10与电池充、放电电路4连接。
上述电池充、放电电路4包括有三极管T2、T3、T4、T5、T6、T7，三极管T2的基极通过电阻R15与关机控制信号发生器5的关机信号输出端连接，三极管T2的集电极及发射极并接于三极管(T3)的基极及发射极两端，三极管T3的集电极与三极管T4的基极连接，三极管T4的集电极分别与三极管T2、T3的发射极连接；三极管T5的基极与关机控制信号发生器5的电池停止放电信号输出端连接，三极管T5的集电极及发射极并接于三极管T6的基极与接地端或负极之间，三极管T6的发射极与三极管T7的基极连接，三极管T6的集电极与三极管T7的集电极连接，三极管T7的发射极与三极管T5的发射极连接。
上述关机控制信号发生器5包括有由电阻R13、R14，可控硅TS1，可控硅TS1的触发极与电池电压检测器6连接，可控硅TS1的负极与电阻R14连接，可控硅TS1的正极通过电阻R15与电池充、放电电路4连接。
上述电池电压检测器6包括有稳压二极管DW3，DW3的负极直接接到被充电电池的正端，DW3的正极与可控硅TS1的触发极连接。
上述关机控制信号发生器5还连接有显示电路7，其包括有电池极性确认显示件DE1、充电进行中显示件DE2、电池饱和显示件DE3，其中电池极性确认显示件DE1与充电电池连接，充电进行中显示件DE2的负极与限流电阻R12连接，充电进行中显示件DE2的正极通过电阻R11与电池饱和显示件DE3的负极连接及通过电阻R15与电池充、放电电路4连接，并与关机控制信号发生器5中可控硅TS1的正极连接，电池饱和显示件DE3的正极与电池充、放电电路4连接。上述电池充、放电电路4中三极管T4发射极与三极管T7集电极之间还串接有能把冲电电流波形的前沿拉圆滑，减缓波形前沿对电池的冲击的电感H2。
上述DC/DC变换器2中光电耦合器EL1通过电阻R5及电感H1与电池充、放电电路4连接。
本实施例中，上述时基电路IC1为NE555时基电路。电池极性确认显示件DE1、充电进行中显示件DE2、电池饱和显示件DE3均为发光二极管。
本发明工作时，AC/DC变换器把工频AC220V电源经R1进入整流桥DI1经C1滤波后变为DC300V，再送入DC/DC变换器。DC/DC变换器中T1的集电极经过高频变压器B1的L1得到AC/DC变换器中送入的DC300V电压后，振荡器开始工作，B1的次级L3感生电流，经D3、C4整流滤波，变为DC5.2V，DC5.2V的大部份电流将送入电池充、放电电路4的充电电路部份，由充电电路按正负脉冲信号发生器送来的充电信号波形分成一个个正脉冲大电流给电池进间歇周期性充电。还有少量电流供给正负脉冲信号发生器等工作。
电池充、放电电路4中电池充电电路和电池放电电路的T4和T7在未得到正负脉冲信号发生器输出的信号时是截止的。只有在T3的基极、负脉冲信号输入端，加入负信号时，T4才能导通向电池提供电流，在T6的基极、正脉冲信号输入端，加入正信号时、T7才能导通，给电池放电。
正负脉冲信号发生器3由IC1、R7、R8、C6、C7、D4等构成的方波振荡器由R6提供电源，IC1为NE555时基电路，当它的第3脚输出低电平时，为负脉冲信号，作为充电信号，经R9送入T3的基极，T3则将其翻转为正脉冲信号，由集电极输出加入到T4的基极，使T4的发射极按图2中T1的电流波形输出正宽脉冲大电流向电池充电，相反当第三脚输出为高电平时，为正脉冲信号，作为电池放电信号，由R10送入T6的基极、T6将其放大后，由发射极输出送到T7的基极，使T7导通时给电池按图2中TH的电流波形放电。因为正负脉冲信号发生器是周期性的周而复始地遁环工作的，它输出的正负脉冲信号也是周而复始地交替变化的，用它输出的脉冲信号去控制了充电电路的T4和放电电路的T7。使T4和T7交替遁环地导通与关闭，所以整套电路便形成了按图2的充放电流波形给电池实行正宽脉冲大电流充电，负窄脉冲给电池放电。这样就实现了快速充电工作。
作为电池电压检测器的稳压二极管DW3，因DW3的负极直接接到被充电电池的正端，当电池被充电至3.9V时，为饱和电压，比时DW3被反向击穿。因DW3的正极接到了由R13、R14、TS1组成的关机控制信号发生器中的可控硅TS1的触发极。这时TS1因为得到了由DW3送来的击穿电压，作为触发电压，所以立刻导通，当TS1导通后，关机控制信号发生器同时产生出a、b、c、d四路控制信号。
a路信号是负极性信号，为关机控制信号。由R14提供。经过TS1、R15送入充电电路中的关机信号输入端T2的基极。这个负信号可使T2完全进入饱和状态，因为T2的集电极及发射极并接于T3的基极及发射极两端，所以当T2完全饱和时，相当于T3的基极及发射极出现短路，使T3工作于截止状态。当T3截止时便不可能将来自正负脉冲信号发生器中送来的充电信号送入T4，因为T4失去了充电信号，也呈现出截止状态，这时T4便自动切断充电电流，停止向电流充电。
b路信号是正极性信号，为电池停止放电信号。由R13提供，经TS1流径R14，在R14上产生上正下负的电压降。因放电电路中的电池停止放电信号施入端T5的基极接在R14的上端，这时R14的正向电压降加到了T5，使T5处于正偏状态，与上述相近，这个正电压足可使T5完全饱和导通，因为T5的集电极及发射极并接于T6的基极与地(负)之间，这样相当于T6的基极对地短路，于是T6工作于截止状态，同样不能将电池放电信号送到T7，所以T7同样截止，电池停止放电。
c路信号与a路信号相同，也是负极性信号，由R14提供，经过TS1，送入R11把电池饱和显示件DE3点亮，显示电池饱和。d路信号也和a路信号相同，也由R14提供，经过TS1，送入充电进行中显示件DE2的+极，抵消了由R13向DE2提供的正向电压，使DE2熄灭，表示充电停止。DE1为极电池极性确认显示件。SR1为电池极性换向。
在充电电路中串入H2，它能把冲电电流波形的前沿拉圆滑，减缓波形前沿对电池的冲击，使电池不易发热，提高电池的接受能力，减少检测电路的误动。
本实施例中，EL1光电耦合器采用简化放大级数接法，是直接简化级数原理设计，将EL1的3、4脚直接接入T3的发射极、基极，使电路简化了取样放大等两级电路，使T3输出电压更加稳定。
TS1可控硅采用了一元四用设计方案TS1导通后同时产生出a、b、c、d四路控制信号。
DW3利用了元件的导种功能原理，常规是稳压，这里用来作电压检测。R12、R13也利用了一元两用接法。R14也是一元多用接法。
本发明DC/DC转换器中的功率晶体管间歇导通，产生间歇电流，并加到高频变压器的初级绕组，使次级绕组输出大电流，经整流滤波后，加到电池充、放电电路(4)对电池进行大电流间歇性充电，为了能得到完全稳定的输出电压，本发明只利用了一只光电耦合器(EL1)直接在输出端取样，经过光电耦合器把输出电压值按反比方式转变为电阻值后，又将这个电阻值直接送入输出管的基极及发射极上去，能准确无误地直接控了输出管的正反馈电流。从而能使输出管输出更加稳定的电压，这种接法既实现了隔离控制又能省掉了常规电路中的取样，放大等级数，所以线路极为简化，且稳压性能又更加稳定，实现了级数直接简化的设计原理。
本发明电池电压检测器6由一只稳压二极管担任，将其直接接到了被充电电池的正极上，能准确无误地完成取样检测任务，实现了利用元件的异种功能设计方案，省掉了常规电路中的电压比较器电路等，所以能使电路进一步得到简化。
本发明关机控制信号发生器5由一只MCR可控硅TS1担任，将MCR的触发极直接接到电池电压检测器DW3的负极上。当MCR的触发极接到DW3输出的电池饱和信号时，立刻异通，并同时产生“a、b、c、d”四路信号，实现了一元四用的设计方案，使电路再更进一步简化。(a路信号送入充电电路，使电路停止充电，b路信号送入电池放电电路，使电路对电池停上放电，c路信号送入电池饱和电示件DE3，使其点亮。d路信号送入充电进行中显示件，DE2使其息灭。)本发明充电进行中显示件DE2和电池极性确认显示件DE1，共用了一只限流电阻R12，也是利用一元二用的设计方法，又能使这两只显示件DE1、DE2交替闪烁。
本发明充电电路中的电流输出管T4的发射极串入了一只电感器，这个电感器在充电电路中能把T4发射极输出的方波电流的陡峭前沿拉圆滑，减缓了方波前沿对电池的冲击力，增强了电池的接受能力，又能使电池不易发热，还可防止检测电路的误动，这是所有脉冲充电器中所未有的。
本发明整套电路利用上述的简化原理和创新方案设计而成。所以使线路极为简单而且性能更加稳定。
权利要求
1.一种电池充电器，其特征在于包括有将交流电转换为直流电的AC/DC变换器(1)、将高压直流电转换为低压直流电的DC/DC变换器(2)、正负脉冲信号发生器(3)、电池充、放电电路(4)、关机控制信号发生器(5)、电池电压检测器(6)，其中AC/DC变换器(1)的输出端与DC/DC变换器(2)的输入端连接，DC/DC变换器(2)的输出端分别与正负脉冲信号发生器(3)、电池充、放电电路(4)、关机控制信号发生器(5)、电池电压检测器(6)连接，且电池充、放电电路(4)的输入端分别与正负脉冲信号发生器(3)及关机控制信号发生器(5)的输出端连接，电池电压检测器(6)的输入端与充电电池(8)连接，电池电压检测器(6)的输出端与关机控制信号发生器(5)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于上述AC/DC变换器(1)包括有电阻(R1)、整流桥(DI1)、电容(C1)，整流桥(DI1)的输入端通过电阻(R1)与市电连接，滤波电容(C1)并联在整流桥(DI1)的输出端。
3.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于上述DC/DC变换器(2)包括有由三极管(T1)、高频变压器(B1)、电阻(R2)、(R3)，电容(C2)、二极管(D1)、光电耦合器(EL1)组成的间歇振荡器及由二极管(D3)、电容(C4)组成的整流滤波电路，三极管(T1)的集电极与高频变压器(B1)的初级线圈(L1)连接，三极管(T1)的发射极与高频变压器(B1)的初级线圈(L2)连接，三极管(T1)的基极及发射极与光电耦合器(EL1)连接，二极管(D3)、电容(C4)组成的整流滤波电路连接在高频变压器(B1)的次级线圈(L3)上，经二极管(D3)、电容(C4)整流滤波、变为低压直流电的整流滤波电路的输出端与电池充、放电电路(5)连接。
4.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于上述正负脉冲信号发生器(3)包括有由时基电路(IC1)及电阻(R7、R8)，电容(C6、C7)，二极管(D4)构成的方波振荡器，振荡器通过电阻(R6)与DC/DC变换器(2)的输出端连接，时基电路(IC1)的输出脚通过电阻(R9)及(R10)与电池充、放电电路(4)连接。
5.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于上述电池充、放电电路(4)包括有三极管(T2、T3、T4、T5、T6、T7)，三极管(T2)的基极通过电阻(R15)与关机控制信号发生器(5)的关机信号输出端连接，三极管(T2)的集电极及发射极并接于三极管(T3)的基极及发射极两端，三极管(T3)的集电极与三极管(T4)的基极连接，三极管(T4)的集电极分别与三极管(T2、T3)的发射极连接；三极管(T5)的基极与关机控制信号发生器(5)的电池停止放电信号输出端连接，三极管(T5)的集电极及发射极并接于三极管(T6)的基极与接地端或负极之间，三极管(T6)的发射极与三极管(T7)的基极连接，三极管(T6)的集电极与三极管(T7)的集电极连接，三极管(T7)的发射极与三极管(T5)的发射极连接。
6.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于上述关机控制信号发生器(5)包括有由电阻(R13、R14)，可控硅(TS1)，可控硅(TS1)的触发极与电池电压检测器(6)连接，可控硅(TS1)的负极与电阻(R14)连接，可控硅(TS1)的正极通过电阻(R15)与电池充、放电电路(4)连接。
7.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于上述电池电压检测器(6)包括有稳压二极管(DW3)，(DW3)的负极直接接到被充电电池的正端，(DW3)的正极与可控硅(TS1)的触发极连接。
8.根据权利要求1所述的电池充电器，其特征在于上述关机控制信号发生器(5)还连接有显示电路(7)，其包括有电池极性确认显示件(DE1)、充电进行中显示件(DE2)、电池饱和显示件(DE3)，其中电池极性确认显示件(DE1)与充电电池连接，充电进行中显示件(DE2)的负极与限流电阻(R12)连接，充电进行中显示件(DE2)的正极通过电阻(R11)与电池饱和显示件(DE3)的负极连接及通过电阻(R15)与电池充、放电电路(4)连接，并与关机控制信号发生器(5)中可控硅(TS1)的正极连接，电池饱和显示件(DE3)的正极与电池充、放电电路(4)连接。
9.根据权利要求5所述的电池充电器，其特征在于上述电池充、放电电路(4)中三极管(T4)发射极与三极管(T7)集电极之间还串接有能把冲电电流波形的前沿拉圆滑，减缓波形前沿对电池的冲击的电感(H2)。
10.根据权利要求3所述的电池充电器，其特征在于上述DC/DC变换器(2)中光电耦合器(EL1)通过电阻(R5)及电感(H1)与电池充、放电电路(4)连接。
全文摘要
本发明是一种电池充电器。包括AC/DC变换器(1)、DC/DC变换器(2)、正负脉冲信号发生器(3)、电池充、放电电路(4)、关机控制信号发生器(5)、电池电压检测器(6)，其中AC/DC变换器(1)的输出端与DC/DC变换器(2)的输入端连接，DC/DC变换器(2)的输出端分别与正负脉冲信号发生器(3)、电池充、放电电路(4)、关机控制信号发生器(5)、电池电压检测器(6)连接，且电池充、放电电路(4)的输入端分别与正负脉冲信号发生器(3)及关机控制信号发生器(5)的输出端连接，电池电压检测器(6)的输入端与充电电池(8)连接，电池电压检测器(6)的输出端与关机控制信号发生器(5)的输入端连接。本发明可缩短对电池进行充电的时间，且不会令电池发热，也不会损坏电池。
文档编号H02J7/04GK101013821SQ200710026729
公开日2007年8月8日 申请日期2007年2月5日 优先权日2007年2月5日
发明者詹炳只, 徐明高, 黄景波 申请人:詹炳只