专利名称：一种背挂式万能充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种充电器，尤其涉及一种背挂式万能充电器。
技术背景目前，手机充电最好使用原配充电器，一般原配充电器充电电流在500mA左右，充 电时间短，充电参数符合电池要求可延长电池寿命。一但充电器丢失或损坏很难配上参数 相符的充电器，市面上万能充电器的充电电流基本上是在IOOmA左右，充电时间长，电池充 不饱影响电池寿命。另外，手机备用电池长期不充放电，电池寿命减少。目前充电器功能单 一，如果将多种功能合一，既手机电池充电，5号和7号电池充电，应急充电和手机备用电池 充电合一，因各个电池的电流、电压不一致、按传统电路设计电路复杂，体积大，成本高，容 易出现故障，携带不方便
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种三种充电器合一、减 少体积、降低成本、使用方便、调谐方便、充电更加安全、节约充电时间、功能多样的背挂式 万能充电器。本实用新型的目的可以通过如下措施来达到一种背挂式万能充电器，其具有机 壳，机壳上设有电源插头、USB插座，其特征在于机壳上设有锂电池正负极转换指示灯、锂电 池正负极转换指示灯，电源指示灯，电池指示灯，锂电池正负极转换开关，电池开关，充电指 示灯，机壳上活动连接电池盖，机壳上部设有滑槽，滑槽内设有两组电池正、负极触点簧片， 每组电池正、负极触点簧片为两条触点簧片在滑槽内对齐，其通过电池触点簧片滑动架压 入滑槽内卡住，机壳底部设有一对电池槽，机壳内设有电源插头触点簧片、电路板、电路板 敷铜接触点，电源插头触点簧片与电源插头滑动连接，电池触点簧片和电路板敷铜接触点 滑动连接。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的电路板具有整流滤波电路，整流滤波 电路连接开关变压器与次级整流电路，开关变压器与整流电路分别连接PWM开关电路、限 流偏置电路、取样比较电路、限流电路、启动偏置电路，启动偏置电路连接PWM开关电路、取 样比较电路，限流电路分别连接降压二极管、极性转换开关、电流平衡电路，手机电池分别 连接极性转换开关、电池开关、指示灯电路，电池分别连接电池开关、指示灯电路、降压二极 管、开关升压电路，升压开关电路分别连接降压二极管、电流平衡电路、电池、指示灯电路、 USB 接口。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的电池盖上一端设有卡头、卡坐，另一端 设有盖卡头，电池盖内设有胶皮、海棉及压条，机壳上设有双面胶、盖卡坐。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的电池槽两端设有电池夹a及b，电池槽 中部设有电池套圈。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的机壳内设有插头滑轨，插头滑轨内设
3有弹簧，弹簧的一端连接滑块，滑块连接电源插头，机壳侧面设有侧面滑块。本实用新型同已有技术相比可产生如下积极效果1 能同时对锂电池、镍镉电池等不同型号不同电压的多组电池进行充电。2 在有交流电源或无交流电源情况下对手机进行充电和应急充电。3 有万向接触簧片可放置不同类型手机备用电池，在该装置里可对电池进行充电 和放电，放电的过程就是手机充电的过程，节电和延长电池寿命。4 为减少本装置体积便于携带，采用能外挂5号或7号充电电池进行充电和对其 它电池进行应急充电，也可以用5号或7号干电池对其手机电池进行应急充电，不用电池时 可取下。5 与其它充电原理不尽相同的是采用水池里面水满溢出原理，当某一组电池充电 时溢出的电流给下一级电池充电，再溢出的电流通过升压电路对电池充电多余溢出的电流 回到原点重复给电池充电，。取下任何一组或两组电池时剩余电池组仍可以继续充电也不 会过充和过放。因此本实用新型提供一种能及手机万能充电、5号或7号电池充电及应急充电为 一体，同时提供一种万向接触点簧片和外挂固定电池的卡簧卡坐，三种充电器合一、功能多 样，减少体积、降低成本、使用方便。并且提供一种电流溢出电路和两电池之间二极管降 压电路，可以把不同电压和电流的电池串接在电路中同时充电放电，简化充电电路，调谐方 便，成本低，充电更加安全。本实用新型可同时满负荷对三组电池充电，也就是说可节约三 分之一充电时间。如果本装置不挂装电池，可作为普通充电器向手机充电。
图1为本实用新型的正面结构示意图；图2为图1的仰视结构示意图；图3为图1的左视结构示意图；图4为本实用新型的背面结构示意图；图5为本实用新型的万向触点示意图；图6为本实用新型安装电池示意图；图7为本实用新型的电原理框图；图8为本实用新型的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做详细说明实施例一种背挂式万能充电器(参见图1-图5)，其具有机壳33，机壳33上设有 220V插头1、USB插座9，机壳33上部一侧设有锂电池正负极转换指示灯2 (DS3)、锂电池正 负极转换指示灯3(DS4)，电源指示灯4 (DSl)，5号/7号电池指示灯5 (DS2)，锂电池正负极 转换开关6 (Si)，电池开关7 (S2)，充电指示灯8 (DS5)。机壳33上设有电池盖16，电池盖16 上一端设有卡头、卡坐15，另一端设有盖卡头20，电池盖16内设有胶皮17、海棉18及压条 19，机壳33上设有双面胶21、盖卡坐23，机壳33上可放有手机电池13，手机电池13上设 有电池电极12，手机电池13通过电池盖16及其上构件固定。机壳33上部设有滑槽14，滑 槽14内设有两组电池正、负极触点簧片11，每组电池正、负极触点簧片11为两条触点簧片 在滑槽内对齐，其通过电池触点簧片滑动架10压入滑槽14内卡住，电池触点簧片随滑动架左右滑动对准电池正、负电极，如果电极在上面就使用上面触点簧片，如果电极在侧面就使 用下面触点簧片，使用下面触点簧片遇到裸体电池时应在上面触点贴绝缘胶带，防止短路。 机壳33底部设有一对电池槽25，电池槽25两端设有电池夹24a及24b，电池槽25中部设 有电池套圈29，电池槽25内可放5号、7号电池。机壳33内设有插头滑轨30，插头滑轨30 内设有弹簧31，弹簧31的一端连接滑块32，滑块32连接220V插头1，220V插头1可在插 头滑轨30上滑动，机壳33侧面设有侧面滑块35，按下本装置侧面滑块35，电源插头1弹出 卡住，再按下侧面滑块35，推回电源插头1。机壳33内设有电源插头触点簧片26、电路板敷 铜接触点28，电源插头触点簧片26与电源插头1滑动连接，电池触点簧片11和电路板敷铜 接触点28滑动连接，电路板22通过电路板固定柱27固定。为了装配方便，把电池夹24a、 24b电源插头触点簧片26、USB输出接口 9及电路板敷铜接触点28安装在一张线路板上。使用该装置时，首先打开电池开关S2(图1中7所示)，图中2、3为锂电池正负极 转换指示灯DS3、DS4，当手机电池插入连接好电极后，DS3、DS4两灯间一灯点亮，这时将锂 电池正负极转换开关Sl(图1中6所示)推到亮灯一侧，完成正负极转换。当充电和应急 充电等所有工作完成后应关闭电池开关S2(图1中7所示)，这时所有指示灯应关闭。USB 插座9连接手机插头对手机进行充电，可以对单一组电池充电，也可以对两组电池同时充 电或三组电池同时充电。安装电池示意图如图1和图6所示手机电池13插入前，先调节电池触点簧片滑 动架10与电池电极12间距离相一致，电池开关7置开位置，将电池13后部微抬起对准插 入，使其中一指示灯点亮，按下电池粘住，将电池开关7推向亮灯一侧，把电池盖盖上。手机 电池取出时，打开电池盖，微抬起电池后部，脱离两面胶平行取出。5号或7号电池34插入 前，先拨动第一个电池夹24a(180度)，插入电池，再拨动电池套圈29，推进电池，拨动电池 夹24b，再推进电池，最后合上电池夹24a。反过程取出电池，由电池套圈弹簧37作用使电 池套圈收回电池槽25内，同时电池夹24b、24a也先后收回电池槽25内。手机充电连线USB插头36插入USB输出接口 9，对手机进行充电和应急电充。电路板22 (参见图7)具有整流滤波电路1’，整流滤波电路1’连接开关变压器与 次级整流电路2’，开关变压器与整流电路2’分别连接PWM开关电路3’、限流偏置电路4’、 取样比较电路5’、限流电路6’、启动偏置电路9’，启动偏置电路9’连接PWM开关电路3’、取 样比较电路5’，限流电路6’分别连接降压二极管7’、极性转换开关8’、电流平衡电路10’， 手机电池13分别连接极性转换开关8’、电池开关13’、指示灯电路15’，5号或7号电池34 分别连接电池开关13’、指示灯电路15’、降压二极管7’、开关升压电路11’，升压开关电路 11’分别连接降压二极管7’、电流平衡电路10’、5号或7号电池34、指示灯电路15’、USB接
口 16，。详细电路图参见图8:整流滤波电路1，由Dl、C6、Li、L2、C7组成，Dl阴极连接Li，C6正极，Ll连接C7 正极，Dl阳极连接L2、C6负极，L2连接C7负极。开关变压器与次级整流电路2，由 D2、R1、C1、T1、R2、C3、D6、R3、C4、D11、C9、C10、 D3、C2组成，Tl 二脚连接Rl、Cl，Rl、Cl连接D2阳极，D2阴极连接Tl-I脚，T1-5脚连接 R2、R3、D6和Dll阳极，R2连接C3，C3连接ClO正极、D6阴极，R3连接C4，C4连接C9正极、 Dll阴极，T1-6脚、C9、ClO负极接地，T1—3脚连接D3阳极，D3阴极连接C2，T1—4脚、C2接[0033]PWM开关电路3，由讥组成，肌-5极连接11-2、1 1、(1，讥-(连接1 4、07、似-4，1 4 连接C8，Ul-D、C8负极连接热地。限流偏置电路4，由D6、R8、组成，D6连接R8，R8连接Ql基极。取样比较电路5，由 R6、U2、U3、R7、R9、R14*、R12、R18、C5、组成，R6 连接 U2-1， U2-2 连接 U3 阴极、C5、R7，R7 连接 R6、D11、Q1 集电极、R9、R14*、R13、Rt，R9、R14* 连接 C5、 R18、R12、U3控制极，U3阳极、R12接地。限流电路6，由 Ql、Q2、R17、R13、Rt、RIO*、R16、R15、D4 组成，Ql 集电极连接 Dll 阴极，Ql基极连接R8、Q2集电极，Ql发射极连接R17、RlO*, R16，Q2基极连接RIO*、R16、 Rl3、Rt、Rl5，Rl5连接D4阴极，D4阳极接地，Q2发射极连接R17、D12阳极、Sl。降压二极 管7，由D12、D13组成，D12阳极连接R17、Q2发射极、Si，D12阴极连接D13阳极，D13阴极 连接 L3、R19。极性转换开关8，由 Si、R23、R21、R26、DS4、DS3, Sl 连接 R21、R23、DS3, R21 连接 DS4阳极，DS4阴极连接R26、Si，R26连接DS3阳极。启动偏置电路9，由08、07、似、1 4丄8组成，似-3连接08阳极，D8阴极连接D7阳 极，D7阴极连接Ul-C、U2-4、R4，R4连接C8正极，C8负极接地。电流平衡电路10，由R11、D10、R24组成，Rll连接R18、D10阴极、R24，DlO阳极、 R24 连接 D5 阴极、U4、Cll、R20、JPl-I。升压开关电路11，由Q3、L3、D5、U4、C11组成，L3连接Q3漏极、D5阳极，D5阴极 连接JPl-I、Cll正极、U4、R20, Q3柵极连接R25、U4，U4、Cll负极、Q3源极接地。内置电池12，由BTl组成，BTl连接S2，BTl连接S1、R26、DS4。电池开关13，由S2、R22、R23组成，BT2连接R22，R22连接S2、Q4发射极，S2连接 地，Sl连接R23，R23连接S2，S2连接BTl。外挂电池14，由BT2组成，BT2正极连接R19、D13、L3，BT2负极连接D19阴极、R22。指示灯电路15，由 R5、DS1、D9、R19、R20、DS2、Q4、R26、DS3、R21、DS4、R25，DS5 组 成，D6连接R5，R5连接DSl阳极，DSl阴极接地。D13阴极、BT2正极、L3连接R19，R19连 接Q4基极、D9阳极，D9阴极连接BT2负极、R22，R22连接Q4发射极、S2，D5阴极、U4、C11、 DlO阳极、R24、JP1-1连接R20，R20连接DS2阳极、DS2阴极接Q4集电极。DS3阴极连接Si、 R21、R23，DS3 阳极连接 R26，R26 连接 SUDS4 阴极、BT1，S1、DS3 阴极、R23 连接 R21,R21 连 接DS4阳极，DS4阴极连接S1、R26、BT1，R25连接Q3栅极、U4，R25连接DS5阳极，DS5阴极 连接地。USB 接口由 JPl 组成，JPl-I 连接 DlO 阳极、R24、D5 阴极、U4、Cll、R20，JP1-4 连 接地。交流220V经保险Fl，另一路经热敏电阻PTl，抗感扰电容C12，经全桥Dl整流后 由C6、Li、L2、C7滤波转换成直流向开关变压器供电。PTl是防止开机时电流冲击，如果需 要功率大些可加共模扼流圈抑制干扰。D2、R1、C1为开关管保护电路，电流经Τ1-1、Τ1_2到脉宽调制PWM开关电路U1。本 装置采用PI公司产集成开关电源T0P222P/G，功率为10W，充电电流可达1000mA。其内部集 成N沟高压功率M0SFET、栅极驱动器、电压模式PWM控制器、高频振荡器、高压启动偏置电
6路、精密带隙基准、关断/自动重启动电路、偏置分流调节器/误差放大器以及电流限幅和 故障保护电路，外围元件数目少，系统成本低。PWM开关电路也可以采用其它集成电路或分 立电路。C8是Ul-C引脚的旁路电容，控制环路补偿和自动重启动周期均由C8控制。D7、 D8限制输出电压过高，光偶U2-3、4脚电压限制在D7、D8电压之间，当U2或U2周围电路出 现故障时，输出电压不会过高。感应电流由T1-3脚输出经D3整流通过D8、D7和U2_3、4控 制后给Ul-C脚提供偏置。稳压主控是以精密可调基准电源U3(TL431)为中心，对电压进行监控，在主回路 中电压由电阻R9、R14*、R18其中R14*为校准电阻与R12分压，然后由U3进行比较放大，通 过U2隔离去控制主回路电压。R18是对末级输出电压进行采样，后面介绍。R6是给U2提 供工作电流，因主电压为低压所以R9给U3注入一定电流使U3工作更加稳定。当电池初充或电压高时电流大，就需要一个限流电路。限流电路是以晶体三极管 Q1、电阻R17为代表，R2、C3、D6、C10、R8给Ql提供偏置，当电流增大R17两端电压也升高， 这时R10*、R16与R13中点电压也升高Q2开始导通，Ql基极电压下降，Ql集电极和发射极 之间电阻变大，从而钳制电流。R15、D4正常工作时D4处于反偏，对Q2不起作用，只有当电 池接反时D4导通经R15使Q2导通Ql截止，防止电压倒灌。R10*为限流校准电阻，如果充 电时升温过高应加负热敏电阻，可并联在R13两端。锂离电池一般为3. 6V，镍镉电池一般为1.2V两只为2. 4V，两者之间电压差为 3. 6V-(1.2+1.2)V= 1.2V。普通整流二极管1N400X参数，手册上标有正向压降为(< 1)V， 通过实际测量如下正向电流1mA IOmA 30mA IOOmA 200mA 500mA正向电压0.5V0.6V 0.7V 0. 74V 0. 76V 0.8V不同厂家整流二极管正向电压有0.03V的误差，但不影响充电效果，是因为正向 电流要比正向压降变化大很多，所以两只串接正向压降为1. 2V，实现两种电池恰好对接，充 电时电流变大二极管正向压降也提高，起到限流作用，节省二级稳压限流电路。D12、D13为 降压二极管，主回路通过Q1、Rl7向锂电池BT1充电和经D12、D13降压后向镍镉电池BT2充 H1^ ο升压开关电路是为应急充而设置的，它是由B56升压集成电路为核心，其参数输 出电压为 5-5. 6V,开关频率 350KHz，带载能力当 Vin = IV、Vout = 5-6V、lout = 300mA, 当 Vin = 2-3V、Vout = 5-6V、lout = 500mA。外置 M0SFETQ3, L3 为储能电感，高频振荡电 流经D5整流，电容Cll滤波，向外提供5V，500mA给手机充电。采用B56是因为只有三个管 脚、外围元件少，体积小，成本低。也可用其他集成电路如PT1301、LM3578等或分立电路。闭合开关S2后，当手机锂电池插入接通后两只发光二极管DS3、DS4的其中一只发 光，于是把开关Sl推向发光的一边，极性转换正确后开始工作。R21、R26为发光管限流电 阻。S2为电池开关，R22、R23为电阻保险，工作完毕后关闭开关S2，所有发光二极管灭 灯，防止电池缓慢放电。电源指示灯DS1，来自D6整流，限流电阻R5，当主开关电源工作时此灯点亮。电池BT2指示灯DS2，因电池BT2电压低达不到发光二极管电压，所以采用输出5V电压，经电阻R20限流、晶体管Q4开关来点亮和关闭发光二极管DS2，当电池BT2接通时电 流经电阻R22，R22两端产生微电压，再由D9和R19抬高电压使晶体管Q4导通，发光二极管 DS2发光。D9选用与晶体管Q4同型号的基极和发射极作为二极管。电池BT1指示灯DS3、DS4，来自BT1电压，限流电阻R21、R26。升压电源指示灯DS5，来自U4输出端，经限流电阻R25，当升压电源工作时此灯点 壳。本装置最有特点的是电流平衡电路其原理如下以A点为起点经Ql以C点4. 2V 为基点(空载时调R10*为C点为4. 2V)，开始充电电流旅行，电流在线路中是以动态方式分 配充电，首先对电池BTl充电，溢出电流对电池BT2充电，又溢出电流供高频开关升压电路。 当溢出电流使E点电压大于A点的电压，电流从E点流向A点，使A点电压升高，同时B点 经R18加快电压升高作用于U3控制极，经光偶U2隔离偶合使Ul脉宽变窄，变压器Tl输出 电压降低，使A点电压下降同时也使F点电压下降，使Ql偏置减少，Ql阻值变大，主回路电 流减少。所有电池充满或没有电池时，电流也不会增加，从而E点电压不会再升高。当JPl 接入手机充电时电流大，由于A点电压不变，E点电压比A点电压低，所以A点电流反过来 流向E点作有限补充。由于开关升压电路为独立电路，前级负荷大小对后级手机充电的电 压、电流影响小，保证手机充电质量。当没有220V电源情况下进行应急充电时，D6、R8没有偏置电流，F点电压为零，Ql 截止。本装置里电池的电能经开关升压电路、USB接口 JPl向手机电池充电。电池电压过低 时开关升压电路停止工作，由二极管D12、D13的存在所以电池BT1、BT2都不会过放电。同 样由C点4. 2V的限制所以电池BT1、BT2都不会过充电。
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权利要求一种背挂式万能充电器，其具有机壳(33)，机壳(33)上设有电源插头(1)、USB插座(9)，其特征在于机壳(33)上设有锂电池正负极转换指示灯(2)、锂电池正负极转换指示灯(3)，电源指示灯(4)，电池指示灯(5)，锂电池正负极转换开关(6)，电池开关(7)，充电指示灯(8)，机壳(33)上活动连接电池盖(16)，机壳(33)上部设有滑槽(14)，滑槽(14)内设有两组电池正、负极触点簧片(11)，每组电池正、负极触点簧片(11)为两条触点簧片在滑槽内对齐，其通过电池触点簧片滑动架(10)压入滑槽(14)内卡住，机壳(33)底部设有一对电池槽(25)，机壳(33)内设有电源插头触点簧片(26)、电路板(22)、电路板敷铜接触点(28)，电源插头触点簧片(26)与电源插头(1)滑动连接，电池触点簧片(11)和电路板敷铜接触点(28)滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种背挂式万能充电器，其特征在于所述的电路板(22)具 有整流滤波电路(1’)，整流滤波电路(1’ )连接开关变压器与次级整流电路(2’)，开关 变压器与整流电路(2’ )分别连接PWM开关电路(3’)、限流偏置电路(4’)、取样比较电路 (5’)、限流电路(6’)、启动偏置电路(9’)，启动偏置电路(9’ )连接PWM开关电路(3’)、 取样比较电路(5’)，限流电路(6’ )分别连接降压二极管(7’)、极性转换开关(8’)、电流 平衡电路(10’)，手机电池(13)分别连接极性转换开关(8’)、电池开关(13’)、指示灯电 路(15’)，电池(34)分别连接电池开关(13’)、指示灯电路(15’)、降压二极管(7’)、开关 升压电路(11’)，升压开关电路(11’)分别连接降压二极管(7’)、电流平衡电路(10’)、电 池(34)、指示灯电路(15，)、USB接口(16，)。
3.根据权利要求1所述的一种背挂式万能充电器，其特征在于所述的电池盖(16)上一 端设有卡头、卡坐(15)，另一端设有盖卡头(20)，电池盖16内设有胶皮(17)、海棉(18)及 压条(19)，机壳(33)上设有双面胶(21)、盖卡坐(23)。
4.根据权利要求1所述的一种背挂式万能充电器，其特征在于所述的电池槽(25)两端 设有电池夹(24a)及(24b)，电池槽(25)中部设有电池套圈(29)。
5.根据权利要求1所述的一种背挂式万能充电器，其特征在于所述的机壳(33)内设 有插头滑轨(30)，插头滑轨(30)内设有弹簧(31)，弹簧(31)的一端连接滑块(32)，滑块 (32)连接电源插头(1)，机壳(33)侧面设有侧面滑块(35)。
专利摘要本实用新型公开了一种背挂式万能充电器，其机壳(33)上设有电源插头(1)、USB插座(9)，其特征在于机壳(33)上设有各指示灯和开关，机壳(33)上设电池盖(16)、滑槽(14)，滑槽(14)内设有两组触点簧片(11)，每组点簧片(11)通过滑动架(10)压入滑槽(14)内卡住，机壳(33)底部设有一对电池槽(25)，机壳(33)内设有电源插头触点簧片(26)、电路板(22)、电路板敷铜接触点(28)，电源插头触点簧片(26)与电源插头(1)滑动连接，电池触点簧片(11)和电路板敷铜接触点(28)滑动连接，本实用新型减少体积、降低成本、使用方便、调谐方便、充电更加安全、节约充电时间、功能多样。
文档编号H01M10/44GK201774294SQ201020260009
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者杨大鸣, 杨芸芸 申请人:杨芸芸