一种12V铅酸蓄电池充电器的制作方法

本实用新型涉及电力、电子领域，特别涉及一种12V铅酸蓄电池充电器。

背景技术：

铅酸蓄电池目前广泛使用于电动汽车、电瓶车以及电动玩具等领域中，是市面上最常见的一种蓄电池，针对铅酸蓄电池的充电器的设计也层出不穷。随着应用领域的不断拓广，对于充电的要求也越来越高。人们不断提出新的充电方式，以减小对充电器和蓄电池的损害，延长其使用寿命。目前最常见的充电方式是三段式充电；另外，脉冲充电、正负脉冲充电等充电方式虽然仍处于研究阶段，但是市面上已经可以见到相关的充电器。

现有充电器如果充电速度较快，往往容易充坏电池，减少电池寿命，这个问题一直伴随着充电技术的发展，脉冲充电已经证明可以提高充电的速度，当前，采用正负脉冲充电的充电器并不多，而且，不少充电器没有加PFC校正，充电过程可人为设置以及充电状态的实时显示并不是很多，即使具有这些功能一般成本也比较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决上述问题，而提供一种12V铅酸蓄电池充电器，本实用新型不仅具有短路、过压、反极性保护，而且结构简单，安全可靠，可手动调节充电电流，充电速度快，综合性能比较高，成本较低。

本实用新型包括外壳，所述外壳前面中间位置内镶嵌有液晶显示屏，液晶显示屏下端具有数个按键和两个插孔，后端具有开关和通风散热口，在开关下端连接有三插头接线，其特征在于：外壳内部具有电路组件，前端两个插孔分别连接有充电线，充电线前端具有充电夹子，两个充电夹子分别与铅酸电池两个电极连接；

所述外壳为矩形塑料壳体；

所述按键数量为四；

所述电路组件包括EMI电路、PFC电路、反激电路及其驱动电路、充放电电路及其驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、反馈电路、单片机和风扇，三插头接线连接EMI电路，EMI电路后接PFC电路， PFC电路的输出端接反激电路，反激电路的输出端接充放电电路，充放电电路的输出端通过导线接插孔，电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路分别连接单片机，单片机一个输出管脚接反馈电路，反馈电路输出接反激电路的驱动电路，单片机的两个输出管脚分别连接充放电电路的两个驱动电路，充放电电路的两个驱动电路分别连接充放电回路中的两个MOS管的门极，液晶显示屏和按键分别与单片机通过导线连接；

所述充放电电路包括充电电路和放电电路；

所述反馈电路包括：型号为DAC0832的芯片U4，芯片U4的1引脚和2 引脚接单片机，芯片U4的4-7和13-16引脚接单片机的输出引脚，芯片U4 的输出接运放芯片U5，芯片U5的输出接运放芯片U6，芯片U5、芯片U6 型号为LM358，芯片U6的输出通过电阻R23接芯片U3的参考端，芯片U3 型号为TL431，芯片U3与光耦U2串联，光耦U2为光耦PC817，光耦U2 的COMP端接反激电路的驱动芯片UC3842的1脚。

本实用新型的工作原理和过程：

本实用新型采用正负脉冲充电方式，是由外壳、电路组件、液晶显示屏、通风散热口、按键、开关、充电线及充电夹子组成；

外壳为矩形塑料壳体，用于固定、保护与屏蔽；所述壳体后面的左边位置留有散热通风孔；所述壳体前面中间位置内嵌装有液晶显示屏，用于实时显示充电过程的中电池的电量、电压、充电电流等信息以及充电模式的选择、充电过程的状态等内容；液晶下方有4个按键，从左到右功能分别为增大充电电流、减小充电电流、确认和复位；按键下方是充电线插孔，接带夹子的充电线；所述壳体后面右边位置有一个开关，可以开通和关断充电器；所述壳体后面有三插头接线。

电路组件的电路采用反激拓扑结构，通过三插头接线从电网接入220V交流电，首先经过EMI电路，然后经过PFC电路，PFC电路包括整流桥和Boost 升压电路，然后经过反激电路，反激电路经整流后的输出采用两级低ESR电阻的电容滤波，得到纹波较小的直流电，然后接充放电回路，充放电回路包括一个充电回路，含有一个PMOS管，一个放电回路，含有一个NMOS管，通过充电回路中的MOS管把反激电路的直流输出切成脉冲给蓄电池充电，通过控制放电回路的MOS管使放电脉冲电流通过小电阻释放能量，由单片机输出控制信号控制这两个MOS管的开断。检测、反馈、控制和保护电路都连接单片机，由单片机实现对充电过程的监测和控制、液晶屏的显示以及外部按键设置，保护电路是单片机输出连接光耦，隔离控制三极管的开断，该三极管串入反激电路驱动芯片UC3842的时钟振荡回路，通过关闭该三极管把振荡回路断开，关断UC3842，使电路迅速关断，从而保护电路。反激电路开关频率设置为100kHz，高频变压器采用三明治绕法，减小漏感，提高EMC特性，开关管和整流二极管加散热片且位置设在靠近通风散热孔5附近，旁边安装有风扇，由单片机控制，温度超过60度即打开风扇，且温度越高，风扇转速越快，实现快速散热。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用了正负脉冲充电方式，相对提高了充电速率，增加了PFC 电路校正、EMI电路防护，提高了产品性能，使用者可以通过按键手动调节充电电流大小，既具有常规充电作用，又可以根据使用者自身情况适当提高充电电流，加快充电速度，且成本较低。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的后视图。

图3是本实用新型的部分结构示意图。

图4是本实用新型的工作原理示意图。

图5是本实用新型的反激电路原理图。

图6是本实用新型的充放电电路原理图。

图7是本实用新型的反馈电路原理图。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3、图4所示，本实用新型包括外壳1，外壳1前面中间位置内镶嵌有液晶显示屏2，液晶显示屏2下端具有数个按键3和两个插孔6，后端具有开关4和通风散热口5，在开关4下端连接有三插头接线7，其特征在于：外壳1内部具有电路组件10，前端两个插孔6分别连接有充电线9，充电线9前端具有充电夹子8，两个充电夹子8分别与铅酸电池两个电极连接；

所述外壳1为矩形塑料壳体；

所述按键3数量为四；

所述电路组件10包括EMI电路、PFC电路、反激电路及其驱动电路、充放电电路及其驱动电路、电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、反馈电路、单片机和风扇。单片机与电压、电流、温度检测电路、反馈电路、风扇连接，液晶显示屏、按键与单片机通过导线连接。

本实用新型的工作原理和过程：

三插头接线7与220V市电接通，开关4控制充电器是否工作，打开开关 4后，单片机上电工作，液晶显示屏2显示初始信息，单片机检测负载情况，当判定电池已经接上且极性正确时，会根据测得的电压自动判断电池所处状态，然后进入预定充电程序，按键3数量为四，从左到右功能分别为增大充电电流、减小充电电流、确认和复位，按键3调节电流为有级调节，对于增大充电电流的按键，每按一次键，可将充电电流提高0.5A，最低输出充电电流0.5A，最高输出充电电流10A，对于减小充电电流按键，每按一次键，可将充电电流减小0.5A，最低输出充电电流0.5A，最高输出充电电流10A，按下确认按键使当前设置充电电流有效，按下复位按钮，则按默认充电电流充电，当检测充电器温度达到60摄氏度，风扇自动启动给电路散热，温度越高，风扇转速越快，如果发生短路或过压，由单片机启动应急程序，立即切断充电器输出，直到检测到故障消除，充电过程中可以随时断开电池，单片机也会控制输出立即停止；

参阅图2、图5、图6所示，主电路采用反激电路，反激电路驱动芯片 U1型号为UC3842，UC3842的1脚接光耦反馈信号，2脚直接接地，6脚经过电阻R13接MOS管的门极。为减小电磁干扰，以及提高充电器的功率因数，在反激电路的前端还有EMI电路和PFC电路，从电网直接取的电先接EMI 电路，然后接PFC电路，PFC电路的输出接反激电路的输入；单片机的两个输出管脚分别输出控制信号，接由三极管组成的两个驱动电路，这两个驱动电路分别控制充放电回路中两个MOS管的开断，这两个MOS管一个控制充电，一个控制放电，这样，单片机就控制了充放电回路，从而实现正脉冲充电和负脉冲放电，放电回路中串联一个小阻值的电阻R3，用于吸收放电能量。

电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路、反馈电路具体包括，电压检测通过在电池两端并联两个串联的高精度电阻R24、电阻R25取样实现，取样信号从电阻R24、电阻R25中间取出，经过精密运放AD620放大，送给单片机，得到电池电压信息，电流检测采用电流传感器ACS712，传感器信号经过精密运放AD620放大，然后送给单片机，得到充电电流信息，温度检测通过从串联的热敏电阻和普通电阻中间取样电压信号，然后送给单片机，得到温度信息，单片机内部含有模数转换器，把检测模拟信号转化成数字信号进行处理，根据得到的信息判断充电状态，然后，单片机的输出反馈信号引脚接型号为DAC0832的芯片U4，然后接两级运放芯片U4、芯片U5，芯片 U4、芯片U5型号都是LM358，把电流信号转化成电压信号，芯片U5的输出电压信号经过电阻R23，送到芯片U3的参考端，芯片U3型号为TL431，电压信号可调范围为0到2.5V，通过改变芯片U3的参考端电压来改变反馈量，芯片U3和光耦U2串联使用，光耦U2为光耦PC817，光耦U2隔离输出信号送给驱动芯片U1的1脚，进而控制前端开关管，从而使输出达到预定值，这样可以控制反激电路实现0到16V输出范围；

充电采用正负脉冲的方式，过程分为4个阶段，为了保护电池和充电器，充电器开始投入工作后，以小电流缓慢充电，称为预充电，当检测电池电压达到一定值以后，程序转入大电流正负脉冲充电，正脉冲平均宽度900毫秒，负脉冲平均宽度20毫秒，正负脉冲交替充电过程中，各有40毫秒的间隔，负脉冲的幅值约为正脉冲的1.5倍，这个过程大约完成电池85％以上的充电量，通过按键可以人为设置充电的电流大小，随后，充电器进入第三阶段，充电方式和第二阶段相似，但是电流幅度减小，以较小电流充电，这个过程称为补足充电，补足充电结束，电池电量接近充满，最后进入涓流充电，充电器输出很小电流，液晶显示充电完成，整个充电的过程，单片机要根据检测的电池电压，通过程序判断电池的电量，以百分比的形式显示在液晶屏上。