专利名称：一种电动车三段脉冲式充电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动车三段脉冲式充电装置。
背景技术：
近年来，电动自行车作为一种环保、节能、省力、方便的交通工具，已经 逐渐被广大消费者所接受，无论在国内还是在国外，电动自行车在世界范围内 的销量也逐年增加，电动自行车替代自行车的趋势逐步扩大。
作为电动自行车的能源一蓄电池，其充电方法优劣直接影响电动自行车续 行里程及蓄电池寿命的长短。目前电动自行车充电方式多为工频50HZ变压器 式和电子开关式，前者体积大、效率低、成本高；后者虽然明显好于前者，但 因受一些电子元器件开关速度及温升的限制，逆变器工作频率只能20— 30KHZ, 故体积成本仍较高，效率也只有80-85%，同时因缺少各种保护功能，可靠性 也较差。 发明内容
本发明的目的在于提供一种髙效、三段脉冲式充电装置，其新型、高速、 脉宽调制器(3),开关速度可达10us以上，调节相关RC值，使其内部大功率 VM0S场效应管工作在100KHZ以上，故高频变压器B体积可大大縮小，只有原 1/3—1/4,效率可高达95%以上。
由于充电为三段脉冲式，故节能、充电速率快，控制电路可使电池充电时 有很好的控制及保护作用。不怕过压，过流，短路、超温等破坏，可靠性好。 脉冲式充电还可延长电池的寿命，并可对旧电池进行一定的修复。
一种电动车三段脉冲式充电装置，包括电磁干扰抑制器(l)， 220V整流 滤波器(2)，脉宽调制器(3),高频整流滤波器(4)，电压取样电路(5),电 压比较放大器(6)，电压锁定显示器(7)，电流控制器(11)，光电偶合器(12), 电流取样电路(8),电流比较放大器(9)，脉冲振荡器(10)，电子开关(13)， 温保温补电路(14)，风扇停转保护电路(15)，稳压电源(16)及印刷电路板 组件所组成。
脉宽调制器(3)由IC1一225SY、 C3、 C4、 D5组成，产生IOOKHZ调宽脉 冲，经萵频变压器B变换成高频低压电经整流滤波器(4)整流滤波供电池充
电；电压比较放大器(6)电流比较放大器(7)组成专用充电控制IC2,
电压锁定器(7)由IC2内部单向导通器件正反馈锁定，显示由LED2完成；恒 流转恒压充电由二极管D8控制，经RIO、 Rll、 Tl、 W2组成的电流控制器(11) 完成；脉冲振荡器(10)由IC式LED3组成，其输出经电子开关(13)、控制 光电偶合器(12)脉宽调制器(3)实现对电池脉冲充电并对其进行修复；温 度保护、温度补偿(14)由RT、 R4、 Wl组成，在需温度补偿、超温保护时输 出信号控制电子开关(13)、光电偶合器(12)、改变或关闭脉宽调制器(3) 实现对电池的充电控制；风扇停转保护器(15)由R2、 C6、 R3、 DIO、 C7、 R19、
BG1、 Rl、 Dll组成，当风扇损坏或不转时输出信号，控制电子开关(13)、光 电偶合器(12)、关闭脉宽调制器(13)停止对电池充电。
图1为本实用新型方框图。
图2为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
输入的220V50HZ市电先经由L、 Cl元件组成高频电磁幅射抑制器(1)， 将充电器工作时产生的各种高频干扰滤除掉，避免对电网及空间产生干扰。高 频抑制器(1)具有低通特性220V50HZ交流电可顺利送到由二极管Dl、 D2、 D3、 D4和电容C2组成的全波整流滤波器(2),经整流滤波后，220V市电变为310V 平滑直流电，供脉宽调制器(3)用。脉宽调制器(3)由IC1-225SY、 C3、 C4、 D5等元器件组成，工作在开关状态，可将输入的直流电经高频变压器B变换成 矩形波交流电，因其工作频率(100KHZ)很高，故变压器可做得很小，是同等 功率充电器的1/3到1/4，为使电池E充电，合理设计高频变压器初次级圈数 比，取得合适高频矩形波交流电压，经由L2、 D7、 CIO、 Cll组成高频整流滤 波器(4),整流滤波输出平滑低压直流电供电池E充电用。同样因工作频率很 高，同等情况滤波电容Cll可用得较小，为进一步縮小整机体积创造了条件。 为防止电池接上时产生逆流设二极管D9防止电池在充电前放电。
为使电池E高效、安全、可靠充电，本充电装置设有(5) _ (15)控制
及各种保护电路。具体过程如下充电电压经电压取样装置(5)由电阻R15、 R16、 C12及电位器T2组成分压器，其输出电压正比输入电压，电容C12起延
迟及抗干扰作用。(6)为由1/2IC2组成的运算放大比较器，其反相端设置7. 7V
比较电压，同相端接电压取样(5)的输出，在充电过程中电池E端电压逐渐 上升，充电时因D9导通，故电压取样输入输出也跟随上升，随着充电，当电 压比较器输入电压大于7.7V,比较器(6)输出高电位，并送往电流调节器(ll)， 同时LED2充满指示灯亮，充电器(电池)进入恒压补充充电阶段。为使充电 器更加稳定的充电，电压锁定装置(7)在电压比较器(6)输出高电位时，单 向给输入端反馈一正电压，将比较器(6)锁定在输出高电位状态，防止因工 作状态转换时电池电压波动使充电不稳。电流调节器(11)由W2、 RIO、 Rll、 Tl、 D8組成，W2里的电流大小取决其输入电压高低，IW正比VW，通过光电耦 合器(12)，控制脉宽调节器(3)实现脉冲宽度自动跟踪调节。控制充电电压、 充电电流，使充电更加髙效安全可靠。
光电偶合器(12)由G-PC817组成，用其光电传导特性，将电网与控制部 分分离，防止人身触电，同时将控制信息以光的形式传给脉宽调制器(3)，实 现电流电压的自动控制。
电阻R18串接在电池E的充电电路里，其上的电压直接反映电池E充电电 流大小。为实现对电池充电的控制，电阻R18上的电压，先送到电流取样电路 (8)处理，取样电路(8)由R17、 C13积分电路组成，主要功能是滤除干扰 并将电流变化信息传给后面的电流比较放大器(9)。电流比较放大器由1/2IC2 组成，其反向端设置0.1V比较电压，正向端输入反映充电电流大小的输入电 压，当充电电流随时间减小到某值时，电流放大器(9)输出高电位，起动由 LED3组成的自激振荡器(10)向后面的电子开关(12)提供脉冲触发信号。电 子开关(13)由三极管BG2、电阻R5、 R7、 R12等组成，在输入脉冲触发信号 驱动下，三极管BG2不断的开、关，控制光电耦合器(12)光的有无，进而控 制脉宽调制器(3)工作或停止，实现对电池的脉冲式充电。根据理论与实践， 合适的脉冲充电不仅能提高充电效率，而且能修复电池，延长电池寿命。其机 理是脉冲充电电流可清除电池极板的硫化物，加速内部电离子的交换，恢复电 池的容量。
为提高充电的可靠性，本充电装置设有温度补偿保护器(14)，由热敏电 阻RT、稳压管W1、电阻R4组成，充电异常机内温度必然升高，合理设计RT、 R4阻值，当温度达到某值如SOT,因RT具有负温度系数即温度升高阻值减
小，在与R4分压后，使二元件结点处电压升髙，当其达到稳压管Wl齐纳击穿
点时，稳压管导通，导通电流可使电子开关(12)中的BG2导通，控制光电耦 合器(12),关断脉宽调制器(3),电池E停止充电，此时充电器处于空载状 态，市电220V输入电流变的很小，致使机内温度降低，确保了充电器、电池 等安全，可预防火灾。本温度保护器(14)另一作用具有温度补偿功能，当环 境温度较高时如40TC，为延长蓄电池寿命，需用较小电流充电，此时充电器内 温度可到50卩一60"，选择适当温度系数的热敏电阻RT，随着电阻的减小， Wl导通，三极管BG1进入放大区，产生集电极电流，并随着温度的升高，RT 的减小，集电极电流逐渐加大，导致光电耦合器(12)电流也加大，使得脉宽 调制器(3)的脉宽变窄，充电器输出的电压降低，充电电流减小，从而达到 温度补偿作用。
为近一步提高充电安全和充电器的可靠性，本装置设有风扇及风扇停转保 护装置(15):由风机F, D6、 C8、 R2、 C6、 R3、 DIO、 C7、 R19、 BG1、 Rl、 Dll 等组成。充电时高频变压器L4产生有交流电压，经D6整流，C8滤波变成12V 平滑直流电压，使风机F旋转，其风叶可向充电器吹送冷风，及时散除充电器 工作时各种电子元器件产生的温升，提高了充电器充电时的可靠性，由于有强 迫风冷，各电子元器件参数选择余量可小些，如高频变压器大功率管、散热器 等可大大缩小充电器的尺寸、体积。
正常工作时，风扇电机的第三端输出正脉冲信号，经R2、 C6、 R3组成的 微分电路处理，变为正负尖脉冲，由D10取出正脉冲并向C7充电，经R19限 流使BG1导通，Dll截止，故而不影响充电器正常工作。当因故障风扇停转时， 因C6的隔直作用，C7上的原存电压逐渐放掉，致使BG1截止，从而Dll经Rl、 BG2基极导通，使得BG2及光电耦合器(12)导通，脉宽控制器(3)输出脉宽 变窄，充电器输出电压降低，防逆二极管D9截止，电池停止充电，充电器变 为空载，220V输入电流减小，温度降低，防止因风扇停转，充电器照常充电， 使温度逐渐升高，直至损坏充电器、电池等，甚至造成火灾。直流稳压电源(16) 由W3、 C9组成，向充电器各部分提供12V高精度稳压电源，使各部分均能稳 定可靠工作。
权利要求1.一种电动车三段脉冲式充电装置，包括电磁干扰抑制器(1)，220V整流滤波器(2)，脉宽调制器(3)，高频整流滤波器(4)，电压取样电路(5)，电压比较放大器(6)，电压锁定显示器(7)，电流控制器(11)，光电偶合器(12)，电流取样电路(8)，电流比较放大器(9)，脉冲振荡器(10)，电子开关(13)，温保温补电路(14)，风扇停转保护电路(15)，稳压电源(16)及印刷电路板组件所组成，其特征在于(1)脉宽调制器(3)由IC1-225SY、C3、C4、D5组成，产生100KHZ调宽脉冲，经高频变压器B变换成高频低压电经整流滤波器(4)整流滤波供电池充电；(2)由电压比较放大器(6)电流比较放大器(7)组成专用充电控制IC2，电压锁定器(7)由IC2内部单向导通器件正反馈锁定，显示由LED2完成；(3)恒流转恒压充电由二极管D8控制，经R10、R11、T1、W2组成的电流控制器(11)完成；(4)脉冲振荡器(10)由IC式LED3组成，其输出经电子开关(13)、控制光电偶合器(12)脉宽调制器(3)实现对电池脉冲充电并对其进行修复；(5)温保、温补器(14)由RT、R4、W1组成，在需温度补偿、超温保护时输出信号控制电子开关(13)、光电偶合器(12)、改变或关闭脉宽调制器(3)实现对电池的不同充电和控制；(6)风扇停转保护器(15)由R2、C6、R3、D10、C7、R19、BG1、R1、D11组成，当风扇损坏或不转时输出信号，控制电子开关(13)、光电偶合器(12)、关闭脉宽调制器(13)停止对电池充电。
2. 根据权利要求l所述，一种电动车三段脉冲式充电装置(1) 一 (16) 其特征在于所述各组成部份共装在一块印刷电路板上，其中IC1、 D7装于 固定在电路板的铝散热器上，铝散热器上固定有风扇。
3. 根据权利要求l所述， 一种电动车三段脉冲式充电装置，其特征在于 专用充电控制器IC2:由电压比较放大器(6)、电流比较放大器(11)、电压 锁定器(7)组成并装在一个小金属盒内再用高强度环氧树脂封固。
专利摘要本实用新型涉及一种电动车三段脉冲式充电装置，它由(1)电磁干扰抑制器，(2)220V市电整流滤波器，(3)脉宽调制器及高频变压器B，(4)高频整流滤波器，(5)电压取样器，(6)电压比较放大器，(7)电压锁定器，(8)电流取样器，(9)电流比较放大器，(10)脉冲振荡器，(11)电流控制器，(12)光电偶合器，(13)电子开关，(14)温度保护及温度补偿器，(15)风扇及风扇停转保护器等组成。脉宽调制器工作频率高达100KHZ，故体积小，效率高。电压、电流取样比较控制IC2专业制造，控制精度高，性能好。装置还设有多重保护功能，温补温保、风扇强迫风冷及故障停转保护使充电装置更加安全可靠。脉冲式补充充电，可有效防止电池老化，提高电池寿命。
文档编号H02J7/10GK201063452SQ20072000578
公开日2008年5月21日 申请日期2007年2月25日 优先权日2007年2月25日
发明者红 孟, 孟庆升 申请人:红 孟