智能充电机的制作方法

专利名称：智能充电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及智能充电技术领域，特别适合各种电动车、电动叉车及其 它各种电动车辆上的铅酸蓄电池充电的智能充电机。
背景技术：
铅酸蓄电池由于其制造成本低、容量大、价格低廉而得到了广泛的使用。 电动车、电动叉车及其它各种电动车辆普遍使用铅酸蓄电池串联电池组，充电 机多采用恒定电流、恒定电压和小电流浮充三阶段充电方式。由于电动车蓄电 池组大电流、深放电、循环使用的工作特性，使用普通充电机会带来大量的电 池极板盐化和失水现象，縮短了电池组的使用寿命；在寿命后期，还会导致部 分电池组第二阶段不能向第三阶段转换，造成蓄电池充电热失控而致变形、损 坏。实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是为避免上述现有技术所存在的不足之 处，提供一种用开关电源和单片机进行智能化工作的智能充电机，该充电机能 精确控制蓄电池组充电的电流和电压，通过阶段性脉冲电流补充充电，通过温 度控制和充电时间控制充足电池容量，减少电池组的极板盐化和失水现象，修 复电池功能，防止电池组充电失控，延长电池组的服役寿命。本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现 智能充电机，包括主充电电路和充电控制电路组成，所述主充电电路包括 滤波器电路、整流滤波电路、脉冲分压电路、半桥逆变电路、驱动控制电路、 高频整流充电电路，所述充电控制电路包括电源电路、稳压电路、自循环电路、 电流监测电路、电压监测电路、温度监测电路，其特征在于，所述充电控制电 路还包括控制显示电路和脉冲调制开关电源集成控制电路，所述控制显示电路 和脉冲调制开关电源集成控制电路与稳压电路的输出端连接以受电；所述电流 监测电路和电压监测电路的采样端接入主充电电路中，以采集充电电流和充电
电压，所述电流监测电路和电压监测电路的输出端接所述控制显示电路和脉冲 调制开关电源集成控制电路的信号输入端，所述温度监测电路的输出端接所述 控制显示电路的信号输入端，所述控制显示电路的控制信号输出端连接脉冲调 制开关电源集成控制电路的控制信号输入端，所述脉冲调制开关电源集成控制 电路的驱动端向驱动控制电路输出不同占空比的脉冲信号，使半桥逆变电路实 现间歇式脉冲充电。本实用新型的智能充电机通过控制显示电路中的单片机采用多阶段脉冲 式充电方式，分恒流、恒压、浮充I、均充、浮充II五个阶段。过程中的每个 阶段，皆通过单片机控制，输出不同占空比的脉冲信号，进而控制半桥功率管， 以达到脉冲(间歇式)充电，使蓄电池处于一种人为的脉动充电状态，以达到 去极化作用。第一阶段采用恒流快速充电，随着蓄电池电压升高，根据程序计算值降低充电电流；第二阶段采用恒压方式充电，当电流减少到设置值后转入恒压充电方式，满足蓄电池的最大电流接受能力。第三阶段启动脉冲维护充电 模式，进行浮充i、均充、浮充n，从而可以有效缓解蓄电池极板的硫酸盐化 现象。本实用新型采用温度监测电路和单片机在充电过程中对蓄电池进行温度 监测控制，能够避免电池充电的热失控现象。当充电过程出现其它异常时，由 温度监测电路进行过温保护，另在不同的环境温度下，自动调节恒压点。更大 程度上满足蓄电池的充电要求。在本实用新型中，所述整流滤波电路包括整流桥堆、压敏电阻R1、 R2、 R3、 R4、电阻R5、 R6、电解电容C5、 C6，压敏电阻R1的两端连接于整流桥 堆的输入端，在整流桥堆的输出正端接压敏电阻R2的一端，输出负端接压敏 电阻R4的一端，压敏电阻R2和R4的另一端构成整个整流滤波电路的输出， 在压敏电阻R2和R4的另一端再串联一压敏电阻R3。上述整流滤波电路采用压敏电阻能够有效的抑制电网电压中的浪涌，保证 了整个充电机和蓄电池的安全。在本实用新型中，所述脉冲分压电路由电阻R5、 R6、电解电容C5、 C6 构成，其中电阻R5和电解电容C5构成的并联电路与电阻R6和电解电容C6 构成的并联电路再串联形成的串联电路两端接所述整流滤波电路的输出端，两 并联电路的公共连接端为整流滤波电路的分压点。 在本实用新型中，半桥逆变电路包括半桥功率管Q1、 Q2，高频逆变变压 器Trl，滤波电容C8、 C9、 CIO，电阻R14、 R15，半桥功率管Ql、 Q2的栅 极与所述驱动控制电路的输出连接，并由驱动控制电路所驱动，半桥功率管 Ql的漏极接整流滤波电路的输出正端，半桥功率管Ql的源极与半桥功率管 Q2的漏极连接并与驱动控制电路的输出及高频逆变变压器Trl的蓄能绕组的 一端连接，半桥功率管Q2的源极接整流滤波电路的输出负端，滤波电容C8 和电阻R14串联后连接在半桥功率管Ql的漏极与源极之间，滤波电容C9和 电阻R15串联后连接在半桥功率管Q2的漏极与源极之间，蓄能绕组的另一端 通过滤波电容C10连接于整流滤波电路的分压点。在本实用新型中，所述驱动控制电路包括隔离变压器B2，电阻R8-R13， 二极管D1、 D2、三极管BG1、 BG2，隔离变压器B2的初极接脉冲调制开关 电源集成控制电路，其次级侧具有两组绕组，分别为第一绕组和第二绕组，其 中第一绕组的一端接电阻R8的一端，另一端接电阻R9的一端和二极管D1的 负极，电阻R8的另一端接三极管BG1的集电极，电阻R9的另一端接三极管 BG1的基极，二极管D1的正极接三极管BG1的发射极，三极管BG1的集电 极还与半桥逆变电路中的半桥功率管Q1的栅极连接，三极管BG1的发射极还 与半桥功率管Ql的源极和半桥功率管Q2的漏极连接，在三极管BG1的集电 极与发射极连接电阻R12;第二绕组的一端接电阻R10的一端，另一端接电阻 Rll的一端和二极管D2的负极，电阻RIO的另一端接三极管BG2的集电极， 电阻Rll的另一端接三极管BG2的基极，二极管D2的正极接三极管BG2的 发射极，三极管BG2的集电极还与半桥逆变电路中的半桥功率管Q2的栅极连 接，三极管BG1的发射极还与半桥功率管Q2的源极连接，在三极管BG1的 集电极与发射极连接电阻Rl 3 。在本实用新型中，高频整流充电电路包括二极管D4、 D5、电阻R16、R17、 R18、 R19、电容C12、 C13、 C15、 C16、电解电容C14、电感L1、电压取样 调节电位器W1、限流器BX2，半桥逆变电路的高频逆变变压器Trl的输出绕 组分成第一抽头、第二抽头和中间抽头，中间抽头接地，第一抽头接高频整流 充电电路中的二极管D4的正极和电阻R16的一端，电阻R16的另一端接电容 C12的一端，第二抽头接高频整流充电电路中的二极管D5的正极和电阻R17 的一端，电阻R17的另一端接电容C13的一端，电容C12、 C13的另一端与二 极管D4、 D5的正极并接后接电感L1的输入端，在电感L1的输出端与地之间 并联有电阻R18和电压取样调节电位器Wl串联支路、电解电容C14和电阻 R19;电感L1的输出端还与限流器BX2的输入端连接，限流器BX2的输出端 接蓄电池的正极，蓄电池的负极接地，在蓄电池的正、负极之间还并联有由电 容C15、 C16构成的串联支路，电容C15、 C16的公共连接端接地；电压取样 调节电位器Wl滑动端接脉冲调制开关电源集成控制电路和控制显示电路。在本实用新型中，充电控制电路的电源电路包括变压器B3，全桥整流滤 波电路，变压器B3的初极接电网电压，输出接全桥整流滤波电路输入端，全 桥整流滤波电路的输出端接稳压电路的输入端。本实用新型的自循环电路包括设置于半桥逆变电路的高频逆变变压器Trl 上的钳位回输绕组、二极管D7、电阻R34，所述钳位回输绕组的一个抽头接 全桥整流滤波电路输出负端，另一个抽头接二极管D7的正极，二极管D7的 负极通过电阻R34接全桥整流滤波电路输出正端。该自循环电路从半桥逆变电 路中取出一个回输电压叠加于全桥整流滤波电路直流电压上。本实用新型的稳压电路包括一稳压模块7815、滤波电容C22、 21，稳压模 块7815的输入端接全桥整流滤波电路输出端，滤波电容C22、 21并联在稳压 模块7815的输出端上。本实用新型的电流监测电路包括一电流采样互感器X、 二极管D6、 D8、 电阻R31、 R32、 R33、电容C20、电流取样调节电位器W2、过流控制电位器 W3,电流采样互感器X—端接地，另一端接二极管D6的正极和电阻R33的 一端，二极管D6的负极接电阻R31、 R32的一端和电容C20的一端及控制显 示电路；电容C20接稳压电路输出负端；电阻R32的另一端与电流取样调节 电位器W2串联，电流取样调节电位器W2的另一端接稳压电路输出负端，电 流取样调节电位器W2的调节端接脉冲调制开关电源集成控制电路；电阻R31 的另一端接控制显示电路和过流控制电位器W3的一端，过流控制电位器W3 的另一端接稳压电路输出负端，过流控制电位器W3的调节端接脉冲调制开关 电源集成控制电路；二极管D8接在过流控制电位器W3的调节端与稳压电路 输出负端之间。在本实用新型中，所述电压监测电路包括设置在高频整流充电电路中的电 压取样调节电位器W1、分压电阻R21，电压取样调节电位器Wl的调节头取
样后，分成两路， 一路进控制显示电路，另一路通过分压电阻R21进脉冲调制开关电源集成控制电路。在本实用新型中，脉冲调制开关电源集成控制电路包括脉宽调制型开关电源集成控制器SG3524、电容C7、 C17、 C18、 C19、电阻R7、 R22-R30、三极 管BG3、 BG4、稳压二极管DW1，驱动控制电路中的隔离变压器B2初级具有 第一抽头、第二抽头和中间抽头，电容C7和电阻R7串联后接在隔离变压器 B2的第一抽头和第二抽头上，中间抽头接稳压电路的输出正端；三极管BG3 的集电极接隔离变压器B2的第二抽头，三极管BG4的集电极接隔离变压器 B2的第一抽头，电阻R30并联在三极管BG3的基极和发射极上，电阻R29 并联在三极管BG4的基极和发射极上，三极管BG3的发射极与三极管BG4 的发射极连接在一起并通过电阻R28连接在稳压电路的输出负端，三极管BG3 的基极接脉宽调制型开关电源集成控制器SG3524的11脚，三极管BG4的基 极接脉宽调制型开关电源集成控制器SG3524的14脚，脉宽调制型开关电源 集成控制器SG3524的1脚接电压监测电路，2脚接控制显示电路，15脚接稳 压电路的输出正端，12、 13脚分别通过电阻R25、R27接稳压电路的输出正端， 16脚通过电阻R22接2脚，7脚通过电容C17接稳压电路的输出负端，5脚和 8脚并接后直接接稳压电路的输出负端，6脚通过电阻R23接稳压电路的输出 负端，4脚接电流监测电路；电阻R26和电容C18串联再与电容C19并联后， 一端接脉宽调制型开关电源集成控制器SG3524的9脚，另一端接稳压电路的 输出负端；脉宽调制型开关电源集成控制器SG3524的10脚接电阻R24的一 端和稳压二极管DW1的正极，电阻R24的另一端接稳压电路的输出负端，稳 压二极管DW1的负极接电流监测电路。在本实用新型中，控制显示电路包括单片机AT2051，单片机AT2051的1 脚接电阻R35和电容C29的公共连接端，电阻R35另一端接地，电容C29的 另一端接VCC， 2脚接温度监测电路，3脚通过一充电计时电路TEST接地，4 脚和5脚之间并联有晶振Yl并分别通过电容C28和C29接地，7脚接光耦 GD5的4脚，光耦GD5的2脚和3脚接地，光耦GD5的1脚接电阻R54的一 端，电阻R54的另一端接比较放大器U3B的7脚，比较放大器U3B的8脚接 +15V电源，比较放大器U3B的4脚接地；比较放大器U3B的6脚接电阻R52 的一端，电阻R52的另一端接电阻R50、 R51的公共连接端，电阻R50的另一
端接VCC，电阻R51的另一端接地，电阻R53的另一端接电压监测电路；单 片机AT2051的8脚接光耦GD3的2脚，光耦GD3的3脚接地，光耦GD3的 1脚通过电阻R43接VCC，光耦GD3的4脚接充电机的恒压控制点；单片机 AT2051的9脚接光耦GD4的4脚，光耦GD4的2脚和3脚接地，光耦GD4 的1脚接电阻R49的一端，电阻R49的另一端接运算放大器U3A的1脚，运 算放大器U3A的2脚接电阻R47的一端，电阻R47的另一端接电阻R46、 R55 的公共连接端，电阻R46的另一端接VCC，电阻R55的另一端接电阻R56的 一端，电阻R56的另一端接地，电阻R48的另一端接电流监测电路；单片机 AT2051的11脚接光耦GD2的2脚，光耦GD2的3脚接地，光耦GD2的1 脚通过电阻R41接VCC，光耦GD2的4脚通过电阻R41接充电机的恒压控制 点；单片机AT2051的14脚接光耦GDI的2脚，光耦GDI的3脚接地，光耦 GDI的1脚通过电阻R39接VCC，光耦GDI的4脚通过电阻R6接充电机的 恒压控制点；单片机AT2051的15脚通过一内置小按钮AN接地；单片机 AT2051的17、 18、 19脚分别通过电阻R38、 R37、 R36接发光二极管LED3、 LED2、 LED1的负极，发光二极管LED3、 LED2、 LED1的正极接VCC;单 片机AT2051的20脚接VCC，电压VCC通过一稳压电路获得，该稳压电路包 括集成稳压模块U1和电容C25、 C26、 C27、 C28,集成稳压模块Ul的输入 端接+15V，输出为VCC，电容C25、 C26并联在集成稳压模块Ul的输入端与 接地端上，电容C27、 C28并联在降压模块U1的输出端与接地端上。在本实用新型，还可以在充电机的电流监测电路的电阻R31上并联有一充 电电流调节电路，该充电电流调节电路包括一调节开关SW1、电阻R44、R45， 电阻R44、 R45的一端接调节开关SW1的3、 4脚，电阻R44、 R45的另一端 并接，该充电电流调节电路调节开关SW1的一侧为电流减半控制点，电阻R44、 R45的并联一侧为电流选择控制点。采用上述控制显示电路，通过LED对充电机的不同工作时段进行相应显示， 直观地显示充电机各个充电阶段及故障，经济而实用。本实用新型还具有修复充电和初充电功能。通过修复充电可激活陈旧电池 或长期搁置的不良电池等。对于新电池，用户可方便地自行初充电。操作时， 通过面板上2MM小孔，触及内置小按钮，根据按下的时间不同(2S为修复充电， IOS为初充电)，使充电机进入相应的充电状态。这样，即方便了用户，又可防
止人为误操作。


以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本实用新型。 图1为本实用新型所述的智能充电机的电原理框图。 图2为本实用新型所述的智能充电机的电路原理示意图。 图3为本实用新型所述的智能充电机的控制显示电路的原理示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白 了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。参见图l，智能充电机，包括主充电电路和充电控制电路组成，所述主充 电电路包括滤波器电路l、整流滤波电路2、脉冲分压电路、半桥逆变电路3、 驱动控制电路4、高频整流充电电路5，所述充电控制电路包括电源电路6、稳 压电路8、自循环电路7、电流监测电路9、电压监测电路IO、温度监测电路 11、控制显示电路13和脉冲调制开关电源集成控制电路12。滤波器电路1对输入充电机的电网电压220V或110V进行滤波后，送入 整流滤波电路2进行整流；整流滤波电路2通过整流桥对滤波器电路1输入的 交流电压220V或110V进行整流滤波变成300V直流电压，作为半桥逆变电路 3的工作电压；而脉冲分压电路的分压点输出的150V直流电压给高频变压器 Trl供电。半桥逆变电路3对整流滤波电路2输入的直流电压进行推挽式变换 形式，通过驱动控制电路4进行PWM调制驱动高频脉冲，作为高频变压器的 初级输入，再由次级通过高频整流充电电路5输出，对接入的蓄电池E进行充 电；在充电过程中，控制显示电路13和脉冲调制开关电源集成控制电路12依 靠稳压电路8供电；电流监测电路9和电压监测电路10的采样端接入主充电 电路中，以采集充电电流和充电电压信号。采集的充电电流和充电电压信号与 温度监测电路11检测的温度信号一起输入到控制显示电路13和脉冲调制开关 电源集成控制电路12中，控制显示电路13通过脉冲调制开关电源集成控制电 路12输出不同占空比的脉冲信号，使半桥逆变电路实现间歇式脉冲充电，使 蓄电池处于一种人为的脉动充电状态，以达到去极化作用。
控制显示电路13通过内部设置的程序，将整个充电过程分恒流、恒压、浮充i、均充、浮充n五个阶段。第一阶段采用恒流快速充电，随着蓄电池电压升高，根据程序计算值降低充电电流；第二阶段采用恒压方式充电，当电流 减少到设置值后转入恒压充电方式，满足蓄电池的最大电流接受能力。第三阶段启动脉冲维护充电模式，进行浮充i、均充、浮充n，从而可以有效缓解蓄 电池极板的硫酸盐化现象。参看图2，滤波器电路1中的变压器B1初级侧为输入端，通过瑢断器BX1 接电网电压220V，在变压器B1初级侧并联一滤波电容C1，次级侧为输出端， 在该侧并联有滤波电容C2以及滤波电容C3、 C4构成的串联支路。滤波器电路1的输出端接整流滤波电路2的整流桥堆的输入端，在整流桥 堆的输入端并联一压敏电阻R1，以吸收电网电压220V夹带的浪涌电压，以保 护整个充电机。在整流桥堆的输出端各串联有压敏电阻R2、 R4，压敏电阻R2、 R4的另一端构成整个整流滤波电路2的输出，压敏电阻R2、 R4的另一端之间 连接另一压敏电阻R3，压敏电阻R2、 R4可以对浪涌电流进行限制。整流桥堆 输出300V的直流电压，给半桥逆变电路3供电。电阻R5、 R6、电解电容C5、 C6构成一脉冲分压电路，该脉冲分压电路 是由电阻R5和电解电容C5构成的并联电路与电阻R6和电解电容C6构成的 并联电路再串联形成的，两并联电路的公共连接端为整流滤波电路2的分压点， 该分压点给高频变压器Trl提供150V的直流电压。半桥逆变电路由半桥功率管Ql、 Q2接收驱动控制电路4经隔离变压器 B2的隔离，三极管BG1、 BG2轮流驱动信号，实现轮流导通，轮流导通的半 桥功率管Q1、 Q2设置在高频逆变变压器Trl的输入端，高频逆变变压器Trl 的输入端蓄能绕组的一端还通过电容C10接整流滤波电路2的分压点。驱动控制电路4的隔离变压器B2出来的驱动信号，经过由三极管BG1和 二极管Dl构成的互补对称功率放大电路对驱动信号进行放大。二极管Dl、 D2的作用是在三极管BG1、 BG2的发射极上加一个很小的正偏压，以消除驱 动信号交越失真的问题。驱动控制电路4所需要的PWM信号的脉冲宽度可以进行调整，具体调整 是通过充电控制电路中的脉冲调制开关电源集成控制电路12和控制显示电路 13的软件来进行的。 在高频逆变变压器Trl的输出端设置的高频整流充电电路5中的二极管 D4、 D5对充电信号进行整流，整流信号经过电感L1和电容C14、 C15、 C16 滤波后作为蓄电池E的充电信号。充电控制电路的电源电路6的变压器B2的初级接电网电压220V，次级接 由二极管D15、 D16、 D17、 D18构成的全桥整流电路的输入端，在全桥整流 电路的输出端并联有电容C23、 C24。在全桥整流电路的输出端还连接有自循 环电路7。该自循环电路7的钳位回输绕组设置在高频逆变变压器Trl上，其 匝数多于蓄能绕组，钳位回输绕组的同名端与蓄能绕组的同名端相反和与输出 绕组的同名端相同，钳位回输绕组一端接电源电路6的输出负端，另一端接二 极管D7的正极，二极管D7的负级通过一电阻R35接电源电路6的输出正端。 这样，当输出绕组与蓄电池E脱离时，钳位回输绕组通过二极管D7将能量返 回给充电控制电路，从而将电路维持在能量自循环的工作状态。整个充电机的风机通过高频逆变变压器Trl上的风机绕组以及二极管D3、 电容Cll来供电。电源电路6输出的直流电压经稳压电路7稳压后，给脉冲调制开关电源集 成控制电路12、控制显示电路13供电。电流监测电路9中的电流采样互感器X取出的充电电流，经过电容C20 滤波和电阻R32分压后，由电流取样调节电位器W2取样后接入控制显示电路 中进行处理。通过过流控制电位器W3可以防止充电机过流， 一旦出现过流现象，过流 控制电位器W3将获取过流的电流信号，送入到给脉冲调制开关电源集成控制 电路12进行处理，以对整个充电机进行过流保护。二极管D8的作用主要是防 止过流的电流过大，以保护脉冲调制开关电源集成控制电路12及整个充电机。电压监测电路10以电压取样调节电位器Wl作为蓄电池E电压取样电路， 其输出的取样信号送入脉冲调制开关电源集成控制电路12和控制显示电路13 中。参看图3，稳压电路8输出15V电压，供脉冲调制开关电源集成控制电路 12和控制显示电路13使用，15V电压通过集成稳压模块Ul和电容Cl、 C2、 C3、 C4构成的稳压电路产生5V电压VCC供单片机AT2051使用。电流监测电路9取出的充电电流信号通过由运算放大器U3A构成的取样
电流放大电路放大后输出，取样电流放大电路输出的取样放大信号接入单片机AT2051的A/D转换I/0 口 9脚。电压监测电路10取出的充电电压信号通过由 比较放大器U3B构成的取样电压放大电路放大后输出，取样电压放大电路输 出的取样放大信号接入单片机AT2051的A/D转换I/O 口 7脚。若比较放大器 U3B的输出为低，通过单片机AT2051关断脉冲调制开关电源集成控制电路12 的驱动信号。单片机AT2051的12、 13脚上输出PWM信号。在单片机AT2051的3脚接入一充电计时电路TEST,并以设定充电时间 达到时的单片机AT2051对应1/0 口输出高电平关断脉冲调制开关电源集成控 制电路12的驱动信号。单片机AT2051以电流监测电路9、电压监测电路10、温度监测电路11 送入的电压信号进行A/D转换后进行判别，通过脉冲调制开关电源集成控制电 路12对驱动控制电路4产生的高频PMW信号进行脉冲宽度控制。充电电流 经电流监测电路9取样后，经放大后送单片机AT2051进行A/D转换，蓄电池 E的电压经电压监测电路10取样后，经放大后送单片机AT2051进行A/D转 换，对转换值在程序中进行判别处理。单片机AT2051对充电电流、电压进行 限制。当电池电压和充电电路达到设定值时，进行充电模式转换。发光二极管LED3、 LED2、 LED1由单片机AT2051驱动发光，对充电器工作过程进行显示。单片机AT2051通过温度监测龟路中的热敏电阻R22上的电压信号进行 A/D转换后送到程序中判断温度有无异常，当蓄电池E和充电机温度超过设定 值时，减小充电功率，限制温升，保护充电机的工作安全。单片机AT2051对蓄电池E完成一次充电的总时间进行定时控制，避免热 失控现象。充电电流随着充入蓄电池电量的增加而减少，单片机AT2051监测 到充电电流减小到设置值后，通过改变驱动信号使脉冲调制开关电源集成控制 电路12间歇工作，对蓄电池的充电改变电流脉冲补充充电，并对此工作方式 进行定时，对蓄电池E作功能性维护。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优 点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实 施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神 和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入
要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书 及其等效物界定。
权利要求1. 智能充电机，包括主充电电路和充电控制电路组成，所述主充电电路包括滤波器电路、整流滤波电路、脉冲分压电路、半桥逆变电路、驱动控制电路、高频整流充电电路，所述充电控制电路包括电源电路、稳压电路、自循环电路、电流监测电路、电压监测电路、温度监测电路，其特征在于，所述充电控制电路还包括控制显示电路和脉冲调制开关电源集成控制电路，所述控制显示电路和脉冲调制开关电源集成控制电路与稳压电路的输出端连接以受电；所述电流监测电路和电压监测电路的采样端接入主充电电路中，以采集充电电流和充电电压，所述电流监测电路和电压监测电路的输出端接所述控制显示电路和脉冲调制开关电源集成控制电路的信号输入端，所述温度监测电路的输出端接所述控制显示电路的信号输入端，所述控制显示电路的控制信号输出端连接脉冲调制开关电源集成控制电路的控制信号输入端，所述脉冲调制开关电源集成控制电路的驱动端向驱动控制电路输出不同占空比的脉冲信号，使半桥逆变电路实现间歇式脉冲充电。
2、 根据权利要求1所述的智能充电机，其特征在于，所述整流滤波电路 包括整流桥堆、压敏电阻R1、 R2、 R3、 R4、电阻R5、 R6、电解电容C5、 C6， 压敏电阻R1的两端连接于整流桥堆的输入端，在整流桥堆的输出正端接压敏 电阻R2的一端，输出负端接压敏电阻R4的一端，压敏电阻R2和R4的另一 端构成整个整流滤波电路的输出，在压敏电阻R2和R4的另一端再串联一压 敏电阻R3。
3、 根据权利要求1所述的智能充电机，其特征在于，所述脉冲分压电路 由电阻R5、 R6、电解电容C5、 C6构成，其中电阻R5和电解电容C5构成的 并联电路与电阻R6和电解电容C6构成的并联电路再串联形成的串联电路两 端接所述整流滤波电路的输出端，两并联电路的公共连接端为整流滤波电路的 分压点。
4、 根据权利要求1所述的智能充电机，其特征在于，所述半桥逆变电路 包括半桥功率管Q1、 Q2，高频逆变变压器Trl，滤波电容C8、 C9、 CIO，电 阻R14、 R15，半桥功率管Q1、 Q2的栅极与所述驱动控制电路的输出连接， 并由驱动控制电路所驱动，半桥功率管Ql的漏极接整流滤波电路的输出正端， 半桥功率管Ql的源极与半桥功率管Q2的漏极连接并与驱动控制电路的输出 及高频逆变变压器Trl的蓄能绕组的一端连接，半桥功率管Q2的源极接整流 滤波电路的输出负端，滤波电容C8和电阻R14串联后连接在半桥功率管Ql 的漏极与源极之间，滤波电容C9和电阻R15串联后连接在半桥功率管Q2的 漏极与源极之间，蓄能绕组的另一端通过滤波电容C10连接于所述脉冲分压电 路的分压点。
5、 根据权利要求4所述的智能充电机，其特征在于，所述驱动控制电路 包括隔离变压器B2，电阻R8-R13， 二极管D1、 D2、三极管BG1、 BG2，隔 离变压器B2的初极接脉冲调制开关电源集成控制电路，其次级侧具有两组绕 组，分别为第一绕组和第二绕组，其中第一绕组的一端接电阻R8的一端，另 一端接电阻R9的一端和二极管Dl的负极，电阻R8的另一端接三极管BG1 的集电极，电阻R9的另一端接三极管BG1的基极，二极管D1的正极接三极 管BG1的发射极，三极管BG1的集电极还与半桥逆变电路中的半桥功率管Q1 的栅极连接，三极管BG1的发射极还与半桥功率管Ql的源极和半桥功率管 Q2的漏极连接，在三极管BG1的集电极与发射极连接电阻R12;第二绕组的 一端接电阻R10的一端，另一端接电阻Rll的一端和二极管D2的负极，电阻 R10的另一端接三极管BG2的集电极，电阻Rll的另一端接三极管BG2的基 极，二极管D2的正极接三极管BG2的发射极，三极管BG2的集电极还与半 桥逆变电路中的半桥功率管Q2的栅极连接，三极管BG1的发射极还与半桥功 率管Q2的源极连接，在三极管BG1的集电极与发射极连接电阻R13。
6、 根据权利要求4所述的智能充电机，其特征在于，所述高频整流充电 电路包括二极管D4、 D5、电阻R16、 R17、 R18、 R19、电容C12、 C13、 C15、 C16、电解电容C14、电感L1、电压取样调节电位器W1、限流器BX2，半桥 逆变电路的高频逆变变压器Trl的输出绕组分成第一抽头、第二抽头和中间抽 头，中间抽头接地，第一抽头接高频整流充电电路中的二极管D4的正极和电 阻R16的一端，电阻R16的另一端接电容C12的一端，第二抽头接高频整流 充电电路中的二极管D5的正极和电阻R17的一端，电阻R17的另一端接电容 C13的一端，电容C12、 C13的另一端与二极管D4、 D5的正极并接后接电感 Ll的输入端，在电感L1的输出端与地之间并联有电阻R18和电压取样调节电 位器W1串联支路、电解电容C14和电阻R19;电感L1的输出端还与限流器 BX2的输入端连接，限流器BX2的输出端接蓄电池的正极，蓄电池的负极接 地，在蓄电池的正、负极之间还并联有由电容C15、 C16构成的串联支路，电 容C15、 C16的公共连接端接地；电压取样调节电位器W1滑动端接脉冲调制 开关电源集成控制电路和控制显示电路。
7、 根据权利要求4所述的智能充电机，其特征在于，自循环电路包括设 置于半桥逆变电路的高频逆变变压器Trl上的钳位回输绕组、二极管D7、电 阻R34，所述钳位回输绕组的一个抽头接稳压电路输入负端，另一个抽头接二 极管D7的正极，二极管D7的负极通过电阻R34接稳压电路输入正端。
8、 根据权利要求1所述的智能充电机，其特征在于，电流监测电路包括 —电流采样互感器X、 二极管D6、 D8、电阻R31、 R32、 R33、电容C20、电 流取样调节电位器W2、过流控制电位器W3，电流采样互感器X—端接地， 另一端接二极管D6的正极和电阻R33的一端，二极管D6的负极接电阻R31、 R32的一端和电容C20的一端及控制显示电路；电容C20接稳压电路输出负端； 电阻R32的另一端与电流取样调节电位器W2串联，电流取样调节电位器W2 的另一端接稳压电路输出负端，电流取样调节电位器W2的调节端接脉冲调制 开关电源集成控制电路的信号输入端；电阻R31的另一端接控制显示电路和过 流控制电位器W3的一端，过流控制电位器W3的另一端接稳压电路输出负端， 过流控制电位器W3的调节端接脉冲调制开关电源集成控制电路的信号输入 端；二极管D8接在过流控制电位器W3的调节端与稳压电路输出负端之间。
9、 根据权利要求1所述的智能充电机，其特征在于，所述电压监测电路 包括设置在高频整流充电电路中的电压取样调节电位器Wl、分压电阻R21， 电压取样调节电位器W1的调节头取样后，分成两路， 一路进控制显示电路， 另一路通过分压电阻R21进脉冲调制开关电源集成控制电路。
10、 根据权利要求1所述的智能充电机，其特征在于，脉冲调制开关电源 集成控制电路包括脉宽调制型开关电源集成控制器SG3524、电容C7、 C17、 C18、 C19、电阻R7、 R22-R30、三极管BG3、 BG4、稳压二极管DW1，驱动 控制电路中的隔离变压器B2初级具有第一抽头、第二抽头和中间抽头，电容 C7和电阻R7串联后接在隔离变压器B2的第一抽头和第二抽头上，中间抽头接稳压电路的输出正端；三极管BG3的集电极接隔离变压器B2的第二抽头， 三极管BG4的集电极接隔离变压器B2的第一抽头，电阻R30并联在三极管 BG3的基极和发射极上，电阻R29并联在三极管BG4的基极和发射极上，三 极管BG3的发射极与三极管BG4的发射极连接在一起并通过电阻R28连接在 稳压电路的输出负端，三极管BG3的基极接脉宽调制型开关电源集成控制器 SG3524的11脚，三极管BG4的基极接脉宽调制型开关电源集成控制器SG3524 的14脚，脉宽调制型开关电源集成控制器SG3524的1脚接电压监测电路，2 脚接控制显示电路，15脚接稳压电路的输出正端，12、 13脚分别通过电阻R25、 R27接稳压电路的输出正端，16脚通过电阻R22接2脚，7脚通过电容C17 接稳压电路的输出负端，5脚和8脚并接后直接接稳压电路的输出负端，6脚 通过电阻R23接稳压电路的输出负端，4脚接电流监测电路；电阻R26和电容 C18串联再与电容C19并联后， 一端接脉宽调制型开关电源集成控制器SG3524 的9脚，另一端接稳压电路的输出负端；脉宽调制型开关电源集成控制器 SG3524的10脚接电阻R24的一端和稳压二极管DW1的正极，电阻R24的另 一端接稳压电路的输出负端，稳压二极管DW1的负极接电流监测电路。
11.根据权利要求4所述的智能充电机，其特征在于，所述控制显示电路 包括单片机AT2051，单片机AT2051的1脚接电阻R35和电容C29的公共连 接端，电阻R35另一端接地，电容C29的另一端接VCC， 2脚接温度监测电 路，3脚通过一充电计时电路TEST接地，4脚和5脚之间并联有晶振Y1并分 别通过电容C28和C29接地，7脚接光耦GD5的4脚，光耦GD5的2脚和3 脚接地，光耦GD5的1脚接电阻R54的一端，电阻R54的另一端接比较放大 器U3B的7脚，比较放大器U3B的8脚接+15V电源，比较放大器U3B的4 脚接地；比较放大器U3B的6脚接电阻R52的一端，电阻R52的另一端接电 阻R50、 R51的公共连接端，电阻R50的另一端接VCC，电阻R51的另一端 接地，电阻R53的另一端接电压监测电路；单片机AT2051的8脚接光耦GD3 的2脚，光耦GD3的3脚接地，光耦GD3的1脚通过电阻R43接VCC,光 耦GD3的4脚接充电机的恒压控制点；单片机AT2051的9脚接光耦GD4的 4脚，光耦GD4的2脚和3脚接地，光耦GD4的1脚接电阻R49的一端，电 阻R49的另一端接运算放大器U3A的1脚，运算放大器U3A的2脚接电阻R47的一端，电阻R47的另一端接电阻R46、 R55的公共连接端，电阻R46的 另一端接VCC，电阻R55的另一端接电阻R56的一端，电阻R56的另一端接 地，电阻R48的另一端接电流监测电路；单片机AT2051的11脚接光耦GD2 的2脚，光耦GD2的3脚接地，光耦GD2的1脚通过电阻R41接VCC，光 耦GD2的4脚通过电阻R41接充电机的恒压控制点；单片机AT2051的14脚 接光耦GDI的2脚，光耦GDI的3脚接地，光耦GDI的1脚通过电阻R39 接VCC，光耦GDI的4脚通过电阻R6接充电机的恒压控制点；单片机AT2051 的15脚通过一内置小按钮AN接地；单片机AT2051的17、 18、 19脚分别通 过电阻R38、 R37、 R36接发光二极管LED3、 LED2、 LED1的负极，发光二 极管LED3、 LED2、 LED1的正极接VCC;单片机AT2051的20脚接VCC， 电压VCC通过一稳压电路获得，该稳压电路包括集成稳压模块U1和电容C25 、 C26、 C27、 C28，集成稳压模块U1的输入端接+15V，输出为VCC，电容C25、 C26并联在集成稳压模块Ul的输入端与接地端上，电容C27、 C28并联在降 压模块U1的输出端与接地端上。
12、根据权利要求8所述的智能充电机，其特征在于，在充电机的电流监 测电路的电阻R31上并联有一充电电流调节电路，该充电电流调节电路包括一 调节开关SW1、电阻R44、 R45，电阻R44、 R45的一端接调节开关SW1的3、 4脚，电阻R44、 R45的另一端并接，该充电电流调节电路调节开关SW1的一 侧为电流减半控制点，电阻R44、 R45的并联一侧为电流选择控制点。
专利摘要智能充电机，包括主充电电路和充电控制电路组成，主充电电路包括滤波器电路、整流滤波电路、脉冲分压电路、半桥逆变电路、驱动控制电路、高频整流充电电路，充电控制电路包括电源电路、稳压电路、自循环电路、电流监测电路、电压监测电路、温度监测电路，其充电控制电路还包括控制显示电路和脉冲调制开关电源集成控制电路。本实用新型的智能充电机通过控制显示电路中的单片机采用多阶段脉冲式充电方式，分恒流、恒压、浮充I、均充、浮充II五个阶段，从而可以有效缓解蓄电池极板的硫酸盐化现象。过程中的每个阶段，皆通过单片机控制，输出不同占空比的脉冲信号，进而控制半桥功率管，以达到间歇式脉冲充电，以达到去极化作用。
文档编号H02J7/14GK201081843SQ20072007313
公开日2008年7月2日 申请日期2007年7月31日 优先权日2007年7月31日
发明者倪向华, 倪德林, 吴锦华, 曹金霞, 波 陈, 陈佩忠, 陈明根 申请人:上海施能电器设备厂