专利名称：航模电池外场专用恒流补电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域，涉及一种航模电池外场专用恒流补电装置。
背景技术：
目前，市场上用于充电电池的充电器种类繁多，充电器应用的充电技术不外乎有 变流定压、变压变流、脉冲式、恒流定压等几种方式，但所有充电装置在充电电池的电量充 满后一旦脱离充电装置，充电电池的电压将会比在线充电时的峰值电压有一定幅度的跌 落，其原因主要是充电电池故有的自放电现象所引起的负面作用。一般充电装置在设计和 使用中普遍无法面对这个问题的存在，充电电池峰值电压(电量)这部分非常宝贵、爆发性 较大的能量一直被忽略，这些以自放电方式损耗的电量，人们普遍认为损失这点点电量无 足轻重，就是在航模活动的日常训练或比赛上，这个问题也始终未得到重视，在充电电池的 使用方面也一直存在着误区，主要现象是1、没有在了解和深刻认识充电电池的特性上下工夫，并且长期使用充电效果低下 的普通整流电源作为充电电池的充电装置，充电电池的性能(电量)不断受到严重的、不可 逆的影响；2、许多学校或学生盲目地、一味地追求购买、使用大容量充电电池。就现实来说， 无论是平时训练还是参加各种航模比赛，充电电池的容量大小已经不是主要问题，充电电 池不好用关键是没有在充电电池的正确使用和维护方面下功夫；3、常见的典型做法是头一天晚上在室内给充电电池充好电，第二天就直接用于参 加航模比赛。以上种种做法，在航模比赛中以充电电池作为动力的一般很难取得突出成绩。在外场活动或参加航模比赛，充电电池的使用和维护方面必须做到首先是充电 电池本身性能要好，航模各方面性能决不能存在先天不足(当然电动航模也必须经过一定 的技术改造)；二是坚持使用有利于发挥镍镉、镍氢充电电池优越性能的充电装置；三是最 关键工作即在赛前使用恒流补电装置对航模动力电池进行补电。在参加航模竞速或留空等活动项目或比赛时，对航模动力电池进行补电的目的就 是要充分、有效地利用那一部分爆发性较大的能量，使电动航模一出手就能迅速抢占先机， 待充电电池电压(电量)跌落到通常状态时，你的航模已经高高在上或领先在前。市场上适合于中、小学航模活动和外场训练或航模比赛使用的充电装置很难寻 觅。实践证明根据充电电池的特性和外场环境条件的制约，使用恒流、定压的方式 的充电技术效果比较好，而供电电源宜采用先升压的方案更有利于外场使用和应急之需。 MC34063是一款非常成熟、且一直在使用的升压集成电路(DC/DC)，该技术早在邮电出版社 发行的《无线电》杂志1988年12期、1993年11期、1999年第9期……就陆续专题介绍过， 近年来电脑主板上的部分电源也仍然在使用。 航模动力电池在外场通过补电装置进行补电，可以有效地弥补或改善充电电池自放电等现象所造成充电电池峰值电压大幅度跌落的状况。那么本实用新型所述的航模充电 电池外场专用恒流补电装置究竟有什么有益效果，有哪些技术内容？如何制作呢？
实用新型内容发明目的本实用新型的目的是提供一种适合航模动力电池在外场使用的恒流补 电装置。充分考虑是在外场环境下使用，解决充电电池电量充满后一旦脱离充电装置，弥补 或改善充电电池自放电等造成充电电池峰值电压大幅度跌落现象。基于这种情况，为适用 于电动模型竟速、耐久、电动空模自由飞、遥控航模留空等比赛项目，根据充电电池自放电 的特性，该补电装置可以有效、充分地利用充电电池峰值电压(电量)这部分爆发性较大的 电量。技术方案本实用新型由供电电源、供电电源极性识别电路、升压电路(DC/DC)、 恒流源形成电路、慢速补电或快速补电转换电路、输出端口和指示电路等6部分组成。技术 方案有1、一般充电器的供电电源是将市电通过一定方式降压获得，本实用新型是直接将 直流电源经过升压电路升压后作为补电装置的供电电源。2、补电装置使用的供电电源适应电压的范围宽、供电电源性质范围广。3、为适合在外场的粗放使用，在补电装置的供电电源输入端，接入4只压降很小 的肖特基二极管组成桥式整流电路，解决供电电源极性自动识别的问题，使用中不再有供 电电源极性接反之虞。4、为在外场应急时能够利用电量少的电池和克服三端可调集成稳压块(LM317) 形成恒流损失3. 5V压降的现实，在技术方案上对供电电源采取先升压(DC/DC)、后形成恒 流的充电技术，这也是有别于普通充电器供电电源的供电方式。5、选用转换效率较高的集成电路(MC34063)作为升压电路(DC/DC)，通过三端可 调集成稳压块(LM317)形成恒流源，使得输出的恒定电流数值准确，为外场补电或室内充 电的控时提供了很大方便。6、补电装置电路中设置1只单刀双掷开关(SW)可解决2个问题(1)选择一组电池或两组充电电池同时补电；(2)用于快速补电或慢速补电的手动切换。7、利用硅二极管正向压降的性质，在输出回路中先串联2只硅二极管而后在2只 硅二极管的两端跨接一只超高亮发光二极管的方式，实现了用简捷、可靠的电路解决电池 组补电时工作状态的指示问题。技术特征本实用新型由供电电源通过供电电源极性识别电路给由集成电路 (MC34063)及外围的阻容元件组成升压电路(DC/DC)供电，将供电电源的电压提升到 ^ 15. 5V，利用MC34063富余的输出功率，直接作为补电装置的供电电源，用2只三端可调稳 压集成块(LM317)等元件构成2路恒定电流源，经单刀双掷开关(SW)完成慢速或快速补电 的手动切换后，由A或B组输出端口给充电电池组进行补电，用普通硅二极管和超高亮发光 二极管D6、D7、D10与D8、D9、D11分别组成补电工作状态指示电路，由其在补电过程中负责 相应输出端口的工作状态指示。有益效果本实用新型所述的航模动力电池外场专用恒流补电装置在电路设计上，为有利于发挥镍镉、镍氢充电电池优越性能，充分考虑到在外场特殊环境下使用对性能 和可靠性等要求。1、在外场使用补电装置可以有效弥补或改善充电电池自放电等现象而造成充电 电池峰值电压大幅度跌落的状况。在航模训练或参加航模比赛中使得航模在爬高、竞速等 比赛项目中能够抢占先机，等到充电电池电压跌落到通常状态时，航模已经遥遥领先或高 高在上，相比那些没有进行补电的充电电池，要占有明显的优势；2、在设计补电装置时，为了降低补电装置的制作成本、方便制作和调试，选用常见 元器件，并设计了简捷的免调试电路；3、补电装置的供电电源电压适应范围宽，对供电电源性质(干电池或充电电池 等)要求不高。在外场应急时可以使用电量不多的4节普通电池(只要有电，就可以作为 供电电源给航模电池进行补电！)为8节及8节以下的充电电池进行补电；4、补电装置设置有供电电源极性识别电路，补电装置充电输出端口不怕短路，这 些保护功能特别适合于学生在外场的粗放使用；5、可为1 8节X2组(1.2 9.6VX2组)镍镉或镍氢充电电池进行恒流补电；6、补电装置在补电过程中，补电电流数值恒定不变，大大方便了充电过程的时间 控制；7、对于长期使用简易充电器或普通整流电源作为充电电池的充电装置，补电装置 可使充电电池性能“早衰”或者性能低下的有一定的修复作用；8、在普通整流电源的配合下，可作为室内高性能恒流充电器使用。
图1是航模电池外场专用恒流补电装置工作原理方框图图2是航模电池外场专用恒流补电装置电路工作原理图图3是本实用新型实施例中所用的电路原理图在图2、图3中(1)IC2、IC3三端可调稳压集成块①脚为调整端(ADJ)，②脚为输出端，③脚为输 入端；(2)单刀双掷开关(SW)公共头(COM)接触点b时，A组、B组端口可单独使用或同 时使用；(3)公共头(COM)接触点a时，只能使用A组端口进行快速大电流补电；(4)图3方框内是升压电路(DC/DC)部分，其为现有技术，为了方便描述，方框外围 的引脚命为①、②、③端。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的实施，图3是航模电池外场专用恒流补电装置实 施例中的电路工作原理图，按照图2、图3所示的电路图并按照附表及以下技术要求即可实 现本实用新型的实物。电路中元器件相互间的连接关系图3中方框内为升压电路(DC/DC)，其为现有技术，其电路原理及连接关系见图2。[0044]1、用4只肖特基二极管(D1 D4)接成桥式整流组成供电电源极性识别电路，2只 肖特基二极管(D2、D4)的负极分别连接升压电路(DC/DC)的输入端①端和滤波电解电容 (C1)的正极，滤波电解电容(C1)的负极和升压电路(DC/DC)的②端接地；2、升压电路(DC/DC)输出端③端分别连接三端可调稳压集成块(IC2、IC3)的输入 端③脚；3、三端可调稳压集成块(IC2)的输出端②脚同接2只并联电阻(R6、R7)的一端， 电阻(R6、R7)的另一端接三端可调稳压集成块(IC2)①脚调整端(ADJ)；4、在恒流源输出回路中用2只硅二极管(D6、D7)串联后产生彡1. 4V的正向压降， 为超高亮发光二极管提供工作电压，硅二极管(D6))的正极、超高亮发光二极管(D10)正极 与三端可调稳压集成块(IC2)①脚调整端(ADJ)相连，硅二极管(D7)负极与超高亮发光二 极管(D10)负极相连接后构成A组恒定电流输出端和工作状态指示电路；5、硅二极管(D8、D9)与超高亮发光二极管(D11)的连接关系，电阻(R8、R9)与 (IC3)的连接关系同上所述。三端可调稳压集成块(IC3)外围的连接关系同三端可调稳压 集成块(IC2)；6、单刀双掷开关(SW)为慢速补电或快速补电转换开关，其公共头(COM)接三端 可调稳压集成块(IC3)①脚调整端(ADJ)，单刀双掷开关(SW)的触点a接三端可调稳压集 成块(IC2)①脚调整端(ADJ)和(D6、D10)的正极，单刀双掷开关(SW)触点b接硅二极管 (D8、D11)的正极，硅二极管(D9、D11)的负极连接后组成B组恒定电流输出端和工作状态 指不电路；补电工作状态指示硅二极管(D6 D9)分别串入A、B输出回路中，将超高亮发 光二级管分别跨接在(D6、D7)和(D8、D9)之间，当A组端口或B组端口接入负载(充电电 池)时，超高亮发光管(D10)或(D11)就会被点亮而完成工作状态的指示。 元器件选择、制作要点及电路调试1、三端可调集成稳压块须选用正极输出塑封LM317或金属封装的LM338 ；2、散热装置因补电装置的塑料盒内部空间较小，市场上无规格适合三端可调集 成稳压块(LM317)的散热器，故每组选用3只可焊式散热器并接，每组散热器分别用1枚 03X 30mm的螺杆紧固在一起，2组散热器的焊脚直接焊在PCB电路板相应的焊盘上。若选 用金属封装的LM338，因工作电流小则不需要使用散热器；3、电感制作铁氧体磁芯选用型号为E 125，舌截面6. 5mmX6. 5mm，用8 10 股0 0. 29 0.31mm漆包线在骨架上分层平绕32 35圈，或用环形铁氧体(磁环)，用 Φ ≥ 0. 7mm的漆包线穿饶42 45圈，制作完成后，用电工防水胶带捆扎，再用504环氧胶 或用A、B胶浸封加固；4、输出电压调整升压电路的输出电压一般不用调整。若需要调整，用数字电压表 监视输出端(A组或B组端口)的电压，然后调整电阻(R5)的阻值，输出端口电压值充电 电池组电压+3. 5V ≥15. 5V，要保证获得稳定的恒定电流效果，必须确保三端可调稳压集成 块(LM317)输入、输出之间的电压差≥3. 5V ；5、恒定电流值调整电路图中电阻(R7或R9)为准确调整恒流值而设，其阻值范围 是39 47 Q，推荐值为43 Q ；6、塑料外壳的散热塑料外壳周边的散热孔越大越多越好，只要认为既美观又不影响外壳强度就可以。元器件名称及主要技术参数 技术指标1、外场补电推荐用6/12V、容量2AH以上的蓄电池(在外场应急时，可使用普通 干电池作为补电装置的供电电源)2、室内充电在室内可作为高性能充电器使用，选用6 15V、输出电流> 1A的普 通整流电源或交流电源或开关电源作为补电装置的供电电源3、输出端口电压彡15. 5V4、设置有快速、慢速补电2档5、补电端口 A组、B组输出端口，为1组或同时为2组充电电池补电6、补电电流选用慢档，A、B两组输出端口补电电流均为150mA(恒流)。选用快 档恒定电流值为300mA，但只能使用A组端口7、补电装置每组输出端口分别有工作状态指示8、补电电池节数每组1 8节镍镉或镍氢充电电池9、待机电流彡6mA10、外壳尺寸80mmX50mmX32mm使用方法1、常用经验公式T= (1.3 1.6)C/I(T为充电时间，1.3 1.6为时间系数，C 为充电电池容量，I为充电电流)。充电时，根据充电电池容量、性能(新旧程度)选择时间 系数和充电电流后，很方便确定充电时间，如在室内为900mAH镍镉充电电池充电，时间系 数选 1. 5，则T (充电时间)=1. 5X900mAH/300mA = 4. 5 小时—般来说，充电电池比较旧或性能较差的电池，时间系数宜选大些。在外场为航模 动力电池补电或在不急等用的情况下，宜选择慢档小电流补电方式有助于将充电电池充得 饱满，且不易发热而损伤充电电池；2、在室内充电前，为消除记忆充电电池组残存电量应按规范进行放电(一般镍铬 电池每5个循环，镍氢电池每10个循环要充分放电1次，同时要注意充电电池均衡放电问 题)。当放电电流为300mA时，充电电池带负载放电的终止电压为0. 85 0. 90V ；3、在慢速补电时，每节充电电池控制电压为1. 58V (补电装置没有设计充满自停 电路，使用时最好用数字电压表进行监视，以防止过量补电)；4、在外场补电时间一般控制在10 25分钟，掌握在比赛开始前的最后1 2分 钟停止补电；5、比赛时不能使用性能不稳定的全新充电电池，更不能使用太旧或性能太差的充电电池，新旧充电电池切不可混用； 6、为5节或5节以下充电电池补电时，因三端可调集成稳压块两端的电压差较大 而产生较多的热量，所有要特别注意补电装置的通风和散热，且补电时要避免太阳直射。
权利要求一种航模电池外场专用恒流补电装置，由供电电源、电源极性识别电路、升压电路(DC/DC)、三端可调稳压集成块(LM317)形成2路恒定电流源、慢速或快速补电切换电路、补电工作状态指示电路组成，其特征是(1)集成电路(MC34063)与外围的阻容元件形成升压电路(DC/DC)的输出端③脚分别连接2只三端可调稳压集成块(IC2、IC3)的输入端③脚；(2)单刀双掷开关(SW)组成慢速或快速补电手动切换电路，A组或B组补电输出端口由单刀双掷开关(SW)负责切换；(3)由硅二极管(D6、D7、D8、D9)与超高亮发光二极管(D10、D11)分别组成2路补电工作状态指示电路。
2.根据权利要求1所述的航模电池外场专用恒流补电装置，其特征是用4只肖特基 二极管(D1 D4)连接成桥式电路作为供电电源的极性识别电路，2只肖特基二极管(D2、 D4)的负极分别接升压电路(DC/DC)输入端①和电解电容(C1)的正极，电解电容(C1)的负 极与升压电路(DC/DC)的②端接地。
3.根据权利要求1所述的航模电池外场专用恒流补电装置，其特征是三端可调稳压集 成块(IC2)的输出端②脚与2只并联电阻(R6、R7) —端连接，并联电阻(R6、R7)的另一端 接三端可调稳压集成块(IC2)①脚(调整端ADJ)。
4.根据权利要求1所述的航模电池外场专用恒流补电装置，其特征是三端可调稳压集 成块(IC3)的输出端②脚同2只并联电阻(R8、R9) —端连接，并联电阻(R8、R9)的另一端 接三端可调稳压集成块(IC3)①脚(调整端ADJ)。
5.根据权利要求1所述的航模电池外场专用恒流补电装置，其特征是在恒定电流A组 输出回路中串联2只硅二极管(D6、D7)，超高亮发光二极管(D10)的正极与硅二极管(D6) 正极与三端可调稳压集成块(IC2)①脚相连，硅二极管(D7)负极与发光二极管(D10)负极 相连接后组成A组恒定电流输出端和工作状态指示电路。
6.根据权利要求1所述的航模电池外场专用恒流补电装置，其特征是单刀双掷开关 (SW)公共头(COM)接三端可调稳压集成块(IC3)①脚，开关(SW)触点a接三端可调稳压集 成块(IC2)①脚和二极管(D6、D10)正极，开关(SW)的触点b同接硅二极管(D8)正极与超 高亮发光二极管(D11)的正极。
7.根据权利要求1或6所述的航模电池外场专用恒流补电装置，其特征是在恒定电流 B组输出回路中串联2只硅二极管(D8、D9)，硅二极管(D9)负极与超高亮发光二极管(D11) 负极相连接后组成B组恒定电流输出端和工作状态指示电路。
专利摘要本实用新型属于电子技术领域，涉及一种航模电池外场专用恒流补电装置。市场上用于充电电池的充电器种类虽多，但真正适合在外场航模电池使用充电装置很难寻觅。航模爱好者或比赛选手们通常都是在前一晚上在室内给充电电池充满电，第二天拿到外场用于活动或参加比赛。然而充电电池经过一晚上的放置，充电电池峰值电压会因自放电等因素而大幅下降，这一部分暴发性很大的能量也随之损失掉了。本实用新型针对充电电池有自放电特性的这种现象，发明了一款在外场使用的航模电池恒流补电装置，它特别适用于航模电动竞速、耐久、自由飞、留空等活动项目。比赛前若能用补电装置对航模动力电池组进行外场补电，就可有效地弥补或改善充电电池峰值电压大幅度跌落的现象，使航模一出手就能迅速在运动中抢占先机。
文档编号H02J7/00GK201590671SQ201020002829
公开日2010年9月22日 申请日期2010年1月9日 优先权日2010年1月9日
发明者黄宇嵩 申请人:黄宇嵩