一种限流带短路保护的稳压充电器的制作方法

本实用新型涉及电池充电领域，具体涉及一种限流带短路保护的稳压充电器。

背景技术：

目前，电瓶充电器以其设计新颖、使用安全、方便、充电快速、适用性强等优点受到消费者的喜爱，但有些功能还未能完善，使电瓶充电的充电器存在以下缺点：第一，市面上所售大功率限流稳压充电器，是用的开关电源的方式，结构原理复杂，体积庞大，价格昂贵，不利于市场竞争。第二，适用于电瓶充电电压的范围较窄；第三，在进行充电时，充电器的极性必须与电瓶的极性一致，且不能超过电瓶充电最大电流，否则一旦充电电极与电瓶电极反相，或充电电流超过电瓶充电最大电流值，就会损坏电瓶影响电瓶寿命；第四，当充电电路中出现瞬间大电流，极有可能因过流而击穿电瓶，造成不必要的损失。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种限流带短路保护的稳压充电器，其解决了现有技术中因适用于电瓶充电电压的范围较窄以及使用时电流不在使用范围内致使电瓶无法适用和在充电电流、电压过大时会导致电瓶损坏的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

本实用新型所述一种限流带短路保护的稳压充电器，包含可控硅整流触发模块、电流取样检测模块，输出电路模块，还包括恒流电路模块、关断电路模块、短路保护模块与短路保护工作电源模块；其中关断电路模块包括第一关断电路模块、第二关断电路模块。

所述可控硅整流触发模块的输入端与外部发电线圈相连，以将交流输入调整为直流输出，可控硅整流触发模块的输出端还与短路保护工作电源模块相连，以提供恒流电路模块、第一关断电路模块、第二关断电路模块、短路保护模块工作所需用电；电流取样检测模块用于采样输出电流，电流取样检测模块的输出与恒流电路模块的输入、短路保护模块的输入相连，恒流电路模块的输出与第一关断电路模块的输入相连；短路保护模块的输出与第二关断电路模块的输入相连；第一关断电路模块、第二关断电路模块的输出与可控硅整流触发电路触发连接，以实现可控硅整流触发电路的输出控制。

本实用新型还包含恒压调节电路；所述恒压调节电路包含第一三极管开关电路、稳压基准电路；所述稳压基准电路与输出电路模块的直流输出并联相接；所述第一三极管开关电路的输入端与稳压基准电路的基准端相连；第一三极管开关电路的开关端整体与输出电路模块的直流输出并联相接。

本实用新型所述短路保护工作电源包含稳压二极管z4、高通滤波单元与低通滤波单元；其中，高通滤波单元的输出端、低通滤波单元的输入端与稳压二极管z4并接，并整体并联于可控硅整流触发模块的正极输出端与地端之间。

本实用新型所述短路保护模块包含比较电路、延时电路；电流取样检测模块的输出与比较电路的输入相连，比较电路的输出经过延时电路后，与第二关断模块的触发端对应连接。所述短路保护模块还包含第二比较器，所述第二比较器的输入与延时电路的输出相连，第二比较器的输出与第二关断电路模块的输入相连，第二比较器包含集成运算放大器ar4。

所述比较电路包含电阻分压单元，电阻分压单元整体并联于可控硅整流触发模块的正极输出端与地端之间，电阻分压单元的分压端接入集成运算放大器反相输入端。

本实用新型所述恒流电路模块还包含第二三极管开关电路，第二三级管开关电路的开关端与恒流电路模块的工作端或供电端并联相接，第二三极管开关电路的触发端与短路保护模块的输出相连。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：能限流工作，在电瓶严重馈电充电时，可控硅整流触发模块和恒流电路模块提供最佳充电电流保护电瓶，还能在有限的电流下供电瓶充电和电器用电，不影响充电和电器使用；本实用新型是适用于大电流宽范围电压的稳压充电器，通过可控硅整流触发模块、短路保护模块、恒流电路模块和恒压调节电路使其具有限流稳压充电功能,短路功能,静态防反接功能，并能在不接电瓶时带载性能；可以通过比较电路中的可调节内部电阻r46、r48调整限流值,对不同充电电流的电瓶可通过匹配不同功率交流电源限流充电，增加了使用范围；

本实用新型通过采用可控硅整流触发，使充电器延时2-12秒再启动，使得在短路保护电路上可以减少瞬间大电流对磁电机线圈和稳压充电器的冲击,并且能够保证磁电机线圈和稳压充电器的工作稳定性,降低发热量，可减小扇热片体积，且所述可控硅整流触发模块整合了开关和整流于一体，简化了电路，减少充电器的成本和体积，增加市场竞争。

附图说明

图1为本实用新型的产品结构框图。

图2为本实用新型的电路原理模块图(其中：①表示可控硅整流触发模块，②表示恒流电路模块，③表示恒压调节电路，④表示电流取样检测模块，⑤表示短路保护工作电源模块，⑥表示短路保护模块，⑦表示第二关断电路模块，⑧表示第一关断电路模块，⑨表示第一三极管开关电路，⑩表示第二三极管开关电路)。

图3为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。

如图1所示，本实用新型提出了一种限流带短路保护的稳压充电器，主要包括：可控硅整流触发模块、电流取样检测模块，输出电路模块，还包括恒流电路模块、关断电路模块、短路保护模块与短路保护工作电源模块；其中关断电路模块包括第一关断电路模块、第二关断电路模块。

根据实施例，可控硅整流触发模块的输入端与外部发电线圈相连，以将交流输入调整为直流输出，可控硅整流触发模块的输出端还与短路保护工作电源模块相连，以提供恒流电路模块、第一关断电路模块、第二关断电路模块、短路保护模块工作所需用电；电流取样检测模块用于采样输出电流，电流取样检测模块的输出与恒流电路模块的输入、短路保护模块的输入相连，恒流电路模块的输出与第一关断电路模块的输入相连；短路保护模块的输出与第二关断电路模块的输入相连；第一关断电路模块、第二关断电路模块的输出与可控硅整流触发电路触发连接，以实现可控硅整流触发电路的输出控制。

如图2所示本实施例中可控硅整流触发模块包含二极管d1-d4，电阻r1-r11，电容c1-c4，三极管t1、t2，可控硅s1、s2，稳压二极管zd1；二极管d1的一端连接二极管d2的一端、可控硅s2的阳极、电容c3的一端与交流输出的一端，另一端连接短路保护工作电源输入端，二极管d2的一端连接可控硅s1的阳极、电容c4的一端与交流输出的另一端，另一端连接a1，二极管d3、d4的阴极并联连接于交流输出的两端，阳极并联接地，电容c3的另一端串联电阻r4接直流输出正极，可控硅s2的阴极连接直流输出负极，可控硅s2的控制极连接电阻r2的一端与电容c2的一端，电阻r2和电容c2的另一端均连接直流输出负极，电容c2的一端串联电阻r5连接于稳压二极管zd1的阴极，稳压二极管zd1的阳极连接三极管t1的集电极，三极管t1的发射极连接a1与恒流电路模块输入端，三极管t1的基极连接电阻r8于三极管t2的集电极，且串联电阻r7连接a1和恒流电路模块的输入端，三极管t2的发射极接地，基极串联电阻r9、r10连接a1和恒流电路模块的输入端，且还串联电阻r11接地，a3位于电阻r9与r10之间，电容c4的另一端串联电阻r3连接直流输出负极，可控硅s1的阴极连接直流输出负极，可控硅s1的控制极连接电阻r1和电容c1的一端，电阻r1和电容c1的另一端连接直流输出负极，电容c1的一端串联电阻r6连接于稳压二极管zd1的阴极。

第一关断电路包括三极管t3、电阻r29、电阻r30；第二关断电路包括三极管t4、电阻r35。

本实施例还包含恒压调节电路，所述恒压调节电路包括第一三极管开关电路、稳压基准电路；所述稳压基准电路与输出电路模块的直流输出并联相接；所述第一三极管开关电路的输入端与稳压基准电路的基准端相连；第一三极管开关电路的开关端整体与输出电路模块的直流输出并联相接。如图2所示，第一三极管开关电路中三极管t5的基极与稳压基准电路连接，发射极连接直流输出的正极，集电极连接电阻r14的一端，电阻r14的另一端连接电阻r15的一端和三极管t6的基极，电阻r15的另一端和三极管t6的发射极接地(a4)，三极管t6的集电极连接恒流电路模块；稳压基准电路中电阻r12的一端连接直流输出正极，电阻r12的另一端连接第一三极管开关电路和稳压二极管z2的阴极，稳压二极管z2的阳极连接二极管zd2的阳极，二极管zd2的阴极和电阻r16、r18、r19串联。

本实施例所述短路保护工作电源包含稳压二极管z4、高通滤波单元与低通滤波单元；其中，高通滤波单元的输出端、低通滤波单元的输入端与稳压二极管z4并接，并整体并联于可控硅整流触发模块的正极输出端与地端之间。高通滤波单元为串联的电阻r36、滤波电容ec5，低通滤波单元为串联的电阻r37、滤波电容ec2。

本实施例所述短路保护模块包含比较电路、延时电路；电流取样检测模块的输出与比较电路的输入相连，比较电路的输出经过延时电路后，与第二关断模块的触发端对应连接。所述短路保护模块还包含第二比较器，所述第二比较器的输入与延时电路的输出相连，第二比较器的输出与第二关断电路模块的输入相连，第二比较器包含集成运算放大器ar4。所述延时电路包含三极管t8、滤波电容ec3和电阻r41；电阻r41的一端连接三极管t8的基极，三极管t8的发射极连接滤波电容ec3的一端，滤波电容ec3的另一端接地。所述比较电路包含电阻分压单元，电阻分压单元整体并联于可控硅整流触发模块的正极输出端与地端之间，电阻分压单元的分压端接入集成运算放大器反相输入端。

整个短路保护模块中，集成运算放大器ar4的输出端引脚接入恒流电路模块、同相输入端连接电阻r40的一端和电容ec3的一端以及三极管t8的发射极，电阻r40的另一端和电容ec3的另一端接地，电阻r38的一端连接集成运算放大器ar4的反相输入端和电阻r39的一端，电阻r38的另一端接入所述短路保护工作电源模块，该端同时连接三极管t8的集电极，三极管t8的集电极同时连接所述短路保护工作电源模块，电阻r39的另一端接地，连接集成运算放大器ar3的输出端串联电阻r41连接三极管t8的基极，集成运算放大器ar3的同相输入端连接所述恒流电路模块和直流输出负极、反相输入端串联一个电阻r45连接到电阻r47和电阻r42的一端，电阻r42的另一端连接所述短路保护工作电源模块，电阻r42的一端还连接电容ec4的一端和二极管d6的阳极，电容ec4的另一端和二极管d6的阴极均接地，电阻r46与集成运算放大器ar3连接的这端同时串联电阻r46接地，电阻r47的另一端串联电阻r48接地，该端同时连接入所述恒流电路模块。

本实施例所述恒流电路模块还包含第二三极管开关电路，第二三级管开关电路的开关端与恒流电路模块的工作端或供电端并联相接，第二三极管开关电路的触发端与短路保护模块的输出相连；第二三极管开关电路包含三极管t7、电阻r33、电阻r34。

本实施例中恒流电路模块对充电器提供限流保护功能，包含二极管d5、二极管zd3、稳压二极管z1、稳压二极管z3、三极管t7、集成运算放大器ar2、ar1、电容c5-c11、电阻r23-28、电阻r31-r34；二极管d5的阴极连接电阻r31的一端，另一端连接电阻r32和电容c11的一端，电容c11的另一端连接电阻r26的一端和电容c10的一端，电阻r26的另一端连接集成运算放大器ar2的反相输入端和电阻r27的一端，电阻r27的另一端连接电阻r32的另一端和电容c10的另一端，集成运算放大器ar2的同相输入端连接电阻r25和电阻r28的一端，电阻r28的另一端连接集成运算放大器ar2的输出端，该端还连接第一关断电路的输入端，电阻r25的另一端连接电容c5、c6的一端和集成运算放大器ar1的输出端，电容c5的另一端串联电阻r24连接电阻r23的一端和集成运算放大器ar1的反相输入端，电容c6的另一端也连接到集成运算放大器ar1的反相输入端，电阻r23的另一端连接到所述短路保护模块，集成运算放大器ar1的同相输入端连接到电容c8的一端和稳压二极管z3的阴极，稳压二极管z3的阳极、电容c8、电容c7的另一端均连接到可控硅整流触发模块的正极输出端，电容c7的一端与a3相连，稳压二极管zd3的阳极输入端与短路保护模块的输出相连，稳压二极管zd3的阴极串联电阻r34连接三极管t7的基极，电阻r33并联于三极管t7发射级与基极两端，三极管t7的发射极连接电容c10的一端，三极管t7的集电极连接电容c10的另一端和稳压二极管z1的阴极，稳压二极管z1的阳极连接三极管t7的发射级。

如图2所示实施例中的短路保护模块能够保护充电器在工作时瞬间大电流对电子元件和发电线圈造成的冲击，采用电路保护延时启动的技术方案，实现电瓶充电时能够恒流、恒压和限流充电功能，同时增大充电器适用充电电流范围值。短路保护电路包含延时电路和驱动电路，若电阻r45、r46两端的分压电压大于电阻r17、r20两端的取样电压值时，则集成运算放大器ar3输出高电位给电阻r41和三极管t8,对电容ec3充电，通过电阻r40放电，达到5-10秒的短路延时保护，实现延时电路的延时功能；保护时驱动电路电信号分两路通过电阻r35和三极管t4关断输出，使总输出为零，同时通过二极管zd3、电阻r34、三极管t7对地，关断恒流电路模块电源，在保护时恒流电路不工作。

本实施例中恒压调节模块和恒流电路模块能够保证在宽电压输入的情况下供电电流不会随输入电压的变化而变化，为整个电路提供一个稳压环境，此特性使本实施例产品具有了适应大电流宽范围充电电压的要求。当稳压二极管z2的电压大于输入电压时，三极管t5通过电阻r14到三极管t6对地输出，此时总输出下降；若稳压二极管z2的电压小于输入电压，总输出上升；达到恒压功能。

对于本实施例中恒流功能的实现是，通过当电阻r47、r48两端电压大于电阻r17、r20两端的取样电压值时，集成运算放大器ar1输出高电位，后集成运算放大器ar2使恒流电路输出方波，控制三极管t3调压降低输出电压，达到恒流功能。

本实施例产品克服了现有产品结构原理复杂、充电器在高电压高电流时容易损坏、充电器稳压充电的使用范围较窄、体积庞大、可靠性不高和制造成本较高等问题，具有适用大电流宽范围限流稳压充电的功能，具备静态防反接功能，并能在不带电瓶时带载性能，在电瓶严重馈电充电时也能在有限的电流下供电瓶充电和电器用电，对产品具有明显的保护效率，直接提高了产品的使用寿命，不影响充电和电器使用。本实施例在充电过程中发热小，可减小散热片体积，通过简化整机装配减小产品体积，降低成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。