专利名称：全自动电池充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种充电器，尤其是涉及一种铅酸蓄电池用的全自动电池充电器。
背景技术：
目前所公开的充电器，大都为两种结构，一种为恒压式充电器，虽然它不会出现过充现象，前期充电线性较好，但不足的是采用恒压式充电器，其初充电流太大，对电池有冲击，较危险。其次，在充电后期，其充电速度较慢，出现电池充电电量不足的现象。另一种结构为恒流式充电器，虽然能提高充电速度，并克服电池初充时电流较大的特点，但不足之处是，充电易过充，充电状态不容易确定，另一方面，由于电池易极化，缩短电池的使用寿命。上述二种结构的充电器均无充电状态显示，因此电池在充电过程中无法得知电池动态各阶段的充电状态。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种全自动电池充电器，将电池电压信号送到微处理器进行A/D转换，并输出相应的相位触发信号来调节可控硅的导通角，实现恒功率脉冲充电，消除电池极化现象。
本实用新型的进一步的目的是提供一种能显示充电电池各阶段充电状态的全自动电池充电器。
本实用新型为达到上述目的的技术方案是一种全自动电池充电器，包括电源变压器，主控制电路和可控硅整流电路，所述的主控制电路包括与变压器第一副边连接的电源电路、微处理器、整形电路、电池电压采样电路和驱动电路，整形电路的输入端接电源电路中的全波整流输出端T；整形电路的输出端接微处理器的非可屏蔽中断脚；与电池正极连接的电池电压采样电路其输出端接微处理器的A/D转换脚；微处理器的触发信号脚通过驱动电路与可控硅整流电路中可控硅的控制极相连；所述的可控硅整流电路包括与变压器第二副边连接的可控硅QA1、QA2构成的电池充电回路和分别与可控硅QA1、QA2控制极连接的二极管DA2、DA1，可控硅QA1的阳极与QA2的阳极并接连接至充电电池的负极，变压器副第二副边上的输出中心抽头接充电电池的正极。
本实用新型进一步的技术方案是所述微处理器各功能输入脚与各功能选择开关连接，且微处理器还具有显示各功能所输出脚，并与各发光二极管和电阻连接。
与现有技术相比，实用新型采用上述技术方案后的优点在于1、本实用新型采用内置充电编程程序的微处理器，电路结构简单，在负脉冲时对电池电压进行采样，将信号送到微处理器内进行模/数转换处理，并由微处理器的相位触发信号改变可控硅的导通角，控制可控硅整流电路的输出功率，实现恒功率充电，在电池充足后会自动停止充电，充电线性很好，充电速度快。2、本实用新型采用脉冲充电，能消除电池内部产生的极化现象，延长电池的使用寿命。3、本实用新型采用微处理器，能对充电器未连入电池或电池极性反接时，具有有极性保护功能。4、本实用新型的微处理器对电池电压采样信号进行数字处理，能精确地计算出电池各个阶段的充电状态，并在控制面板上作出相应的显示，操作简单直观。5、本实用新型的充电器无高频开关电路，因此对电网无污染，是绿环保型产品。
图1是本实用新型的电路方框图。
图2是本实用新型的电原理图。
具体实施方式
见图1、2所示的全自动电池充电器，包括电源变压器1，主控制电路2和可控硅整流电路3，电源变压器1采用线性变压器，具有过载能力强，工作稳定可靠的特点，变压器1的原边处设有保护器F1，见图1、2所示，本实用新型的主控制电路2包括与变压器第一副边连接的电源电路2-1、整形电路2-3、微处理器2-4、电池电压采样电路2-2和驱动电路2-5。
见图2所示，电源电路2-1由二极管D1、D2、D3、D4、D6，电容C1、C2、C5以及三端稳压器U1构成的全桥整流滤波电路，三端稳压器U1采用78M05，输出直流5V接微处理器2-4的电源正极脚。
整形电路2-3包括电阻R1、R2、电容C3和二极管D5，其的输入端即电阻R1连接在全桥整流电路的输出端T点，电阻R2与电容C3构成并联支路，且电阻R1与并联支路串联分压后与钳位二极管D5连接，使12V60Hz交流电经全波整流后得到120Hz波形，通过分压整形得到120Hz梯形波，或12V50Hz交流电经全波整流后得到100Hz波形，通过分压整形得到100Hz梯形波，将信号送至微处理器2-4的非可屏蔽中断脚，D5为钳位二极管，使NMI脚的输入电压钳位在5V。
与电池正极连接的电池电压采样电路2-2由电阻R7、R8和二极管D7、D8构成，电阻R7与R8串联分压，电池电压通过R7、R8进行比例分压输入到微处理器2-4的A/D转换输入脚，对电池电压信号进行数字处理，且电阻R7、R8的结点处接有正向钳位二极管D7和反向钳位二极管D8，钳位二极管D7使A/D转换输入脚的输入电压钳位在5V。当充电器未连入电池或电池极性反接时，采样电路2-2将低电平信号或负电压信号送到微处理器2-4，微处理器2-4的可控硅触发信号输出脚PB5输出高电平，充电器无电压电流输出而起到安全保护作用。
见图2，本实用新型的微处理器2-4采用ST62系列、PIC系列等单片机，并内设有充电编程序，该程序主要由主程序和三个中断(NMI中断、Port A中断和Port B)服务子程序组成，主程序主要完成A/D转换，并对A/D转换结果进行判断；Port A中断和Port B主要对按键进行扫描，决定可控硅相位触发信号；NMI中断则根据主程序对A/D转换的判断结果和按键扫描的结果在可控硅触发信号输出脚PB5输出相应的相位触发信号。
微处理器2-4具有TIMER定时/计数器接脚，通过R3上拉防止定时/计数器误动作；Osin为时钟输入脚，外接晶振CR1；Osout为时钟输出脚；NMI为非可屏蔽中断脚，TEST为编程电压输入脚；REST为复位引脚，低电平复位；PB6为A/D转换输入脚；PB5为可控硅触发信号输出脚。
微处理器2-4的各功能输入脚与各功能选择开关连接，见图2，其功能输入脚为PA3、PA4、PA5、PB1、PB2、PB3，其中PA3与薄膜按键SW1连接，作为6V2A或12V2A电池充电操作按键控制端；PA4与薄膜按键SW2连接，作为6V12A或12V12A电池充电操作按键控制端；PA5与薄膜按键SW3连接，作为12V 75A引擎启动操作按键控制端；PB1与薄膜按键SW4连接，作为12V电池充电操作按键控制端；PB2为为功能扩展端脚；PB3与薄膜按键SW6连接，作为6V电池充电操作按键控制端。
微处理器2-4还具有各功能输出脚，并与各发光二极管和电阻连接，各功能输出脚包括充电状态显示脚和各充电操作指示脚。充电状态显示脚见图2，为PC4、PC5、PC6、PC7、PB7、PB4，其中PC4脚接发光二极管D12和限流电阻R6，当D1 2常亮，表示有正常电池接入并开始充电，或充电完成0％～25％，当D12闪亮，表示有非正常电池接入并停止充电，并伴有指示灯闪亮以示警告；PC5脚接发光二极管D11和限流电阻R5，当D11被点亮，表示充电完成20％～50％；PC6脚接发光二极管D10和限流电阻R14，当D10被点亮，表示充电完成35％～90％；PC7脚接发光二极管D9和限流电阻R4，当D9被点亮，表示充电完成75％～100％；PB7脚接发光二极管D20和限流电阻R6，当D20常亮表示电池接反或未接入电池；PB4接限流电阻R11和发光二极管D19，D19被点亮表示电池充电已完成。
各充电操作指示脚见图2，为PA0、PA1、PA2、PA6、PA7、PB0，其中PA0接发光二极管D13和限流电阻R9，当D13被点亮表示6V 2A或12V 2A充电流操作有效；PA1接发光二极管D14和限流电阻R17，当D14被点亮表示6V12A或12V12A充电流操作有效；PA2接发光二极管D15和限流电阻R16，D15被点亮表示12V75A引擎启动操作有效；PA6接发光二极管D16和限流电阻R18，D16被点亮表示12V电池充电操作有效；PA7为功能扩展脚；PB0接发光二极管D18和限流电阻R19，D18被点亮表示6V电池充电操作有效。
见图2所示，可控硅整流电路3包括与变压器第二副边连接的可控硅QA1、QA2构成的电池充电回路，以及分别与可控硅QA1、QA2控制极连接的二极管DA2、DA1，可控硅QA1、QA2采用STYN255单向可控硅，二极管DA2、DA1防电流回灌影响微处理器2-4的正常工作，可控硅QA1的阳极与QA2的阳极并接连接至充电电池的负极，变压器副第二副边上的输出中心抽头接充电电池的正极，微处理器2-4的PB5脚通过驱动电路2-5与可控硅整流电路3中可控硅的控制极相连，通过采样信号和功能选择，经微处理器2-4的触发信号而改变可控硅QA1、QA2的导通角，进行恒功率充电。见图2，该驱动电路2-5由电阻R12、R13和三极管Q1构成，R12、R13串联后接点接三极管Q1的基电极，三极管Q1的集电极分别通过二极管DA2、DA1接可控硅QA1、QA2的控制极，三极管Q1的发射极接电源。为防止电流过大，在可控硅QA1、QA2的控制极与二极管DA2、DA1之间还分别串接限流电阻RA2、RA1。
见图2，本实用新型的工作过程如下，接通电源后，电源变压器1工作，一路通过整流滤波电路2-1整流滤波后输出5V的电压，供微处理器2-4工作，另一路接可控硅整流电路3。通电后的微处理器2-4复位进入初始化状态，PA0脚输出低电平，点亮发光二极管D13；PB5脚输出高电平，使三极管Q1处于截止状态；PA6脚输出低电平，点亮发光二极管D16；PB7输出低电平，点亮发光二极管D20。在正确接入电池后，在设定时间内不对键盘操作，默认为12V2A充电，采样信号经电池电压采样电路接2-2输至PB6脚，进行A/D转换，根据A/D转换结果在PB5脚输出相应的相位触发信号，导通可控硅对电池进行脉冲充电。微处理器4-2在负脉冲时通过采样电路2-2采样电池电压，进行A/D转换，根据转换结果将电池充电状态通过发光二极管D12、D11、D10、D9进行显示。当充电完毕后，信号通过电池电压采样电路接2-2输至PB6脚，进行A/D转换，PB5脚输出高电平，同时点亮发光二极管D19。
如按下薄膜按键SW2，则PB7脚输出低电平、PC4脚输出高电平，发光二极管D12灭，点亮发光二极管D20，PA0脚输出高电平，灭掉发光二极管D13，PA1脚输出低电平，点亮发光二极管D14，表示按键操作有效。几秒钟后，PB7脚输出高电平、PC4脚输出低电平，发光二极管D20灭，点亮发光二极管D12以示开始12V12A充电，同时导通可控硅对电池进行脉冲充电，微处理器4-2在负脉冲时通过采样电路2-2采样电池电压，进行A/D转换，根据转换结果将电池充电状态通过发光二极管D12、D11、D10、D9进行显示。当充电完毕后，信号通过电池电压采样电路接2-2输至PB6脚，进行A/D转换，PB5脚输出高电平，同时点亮发光二极管D19。
当充电器未连入电池或电池极性反接时，采样电路2-2将低电平信号或负电压信号送到微处理器2-4，微处理器2-4的可控硅触发信号输出脚PB5输出高电平，充电器无电压电流输出而起到保护作用。
按下SW3键，微处理器2-4的PB5脚输出低电平，使三极管Q1处于导通状态，使可控硅完全导通，为引擎启动提供不超过8秒的12V75A启动电源。
本实用新型电源电压适应范围较宽，在110V～120V、220V～240V，50Hz/60Hz，适用于6V、12V规格的铅酸电池。
权利要求1.一种全自动电池充电器，包括电源变压器(1)，主控制电路(2)和可控硅整流电路(3)，其特征在于a、所述的主控制电路(2)包括与变压器第一副边连接的电源电路(2-1)、整形电路(2-3)、微处理器(2-4)、电池电压采样电路(2-2)和驱动电路(2-5)，整形电路(2-3)的输入端接电源电路(2-1)中的全波整流输出端T；整形电路(2-3)的输出端接微处理器(2-4)的非可屏蔽中断脚；与电池正极连接的电池电压采样电路(2-2)其输出端接微处理器(2-4)的A/D转换脚；微处理器(2-4)的触发信号脚通过驱动电路(2-5)与可控硅整流电路(3)中可控硅的控制极相连；b、所述的可控硅整流电路(3)包括与变压器第二副边连接的可控硅QA1、QA2构成的电池充电回路和分别与可控硅QA1、QA2控制极连接的二极管DA1、DA2，可控硅QA1的阳极与QA2的阳极并接连接至充电电池的负极，变压器副第二副边上的输出中心抽头接充电电池的正极。
2.根据权利要求1所述的全自动电池充电器，其特征在于微处理器(2-4)具有与各功能选择开关连接的各功能输入脚，且微处理器(2-4)还具有显示各功能的输出脚，并与各发光二极管和电阻连接；
3.根据权利要求2所述的全自动电池充电器，其特征在于所述的微处理器(2-4)的各功能输出脚包括充电状态显示脚和各充电操作指示脚。
4.根据权利要求1所述的全自动电池充电器，其特征在于所述的整形电路(2-3)包括电阻R1、R2、电容C3和二极管D5，电阻R1连接在全桥整流电路的T点，电阻R1与由电阻R2与电容C3构成并联支路进行串联分压，并与正向钳位二极管D5连接。
5.根据权利要求1所述的全自动电池充电器，其特征在于所述的电池电压采样电路(2-2)由电阻R7、R8和二极管D7、D8构成，电阻R7与R8串联分压，且电阻R7、R8的结点处接有钳位二极管D7、D8。
6.根据权利要求1所述的全自动电池充电器，其特征在于所述的驱动电路(2-5)由电阻R12、R13和三极管Q1构成，R12、R13串联后接点接三极管Q1的基电极，三极管Q1的集电极分别通过二极管DA2、DA1接可控硅QA1、QA2的控制极，三极管Q1的发射极接电源。
7.根据权利要求1或6所述的全自动电池充电器，其特征在于所述的可控硅QA1、QA2的控制极与二极管DA2、DA1之间还分别串接限流电阻RA2、RA1。
专利摘要一种全自动电池充电器，包括电源变压器，主控制电路和可控硅整流电路，所述的主控制电路包括与变压器第一副边连接的电源电路、微处理器、整形电路、电池电压采样电路和驱动电路，所述的可控硅整流电路包括与变压器第二副边连接的可控硅QA1、QA2构成的电池充电回路以及分别与可控硅QA1、QA2控制极连接的二极管DA2、DA1，可控硅QA1的阳极与QA2的阳极并接连接至充电电池的负极，变压器副第二副边上的输出中心抽头接充电电池的正极。本实用新型将检测到的电池电压信号输入微处理器内进行A/D转换，并输出相应的相位触发信号来调节可控硅的导通角，实现恒功率脉冲充电，消除电池极化现象，延长电池的使用寿命。
文档编号H02J7/10GK2640100SQ03277459
公开日2004年9月8日 申请日期2003年8月8日 优先权日2003年8月8日
发明者张道久, 环要武, 伏海星 申请人:常州市巨泰电子有限公司