专利名称：民用充电器的制作方法
技术领域：
一种民用充电器是一种新型多功能充电器，既可给电池充电，也可作为用电设备的直流电源使用。
且前通用的充电器如框图4所示，它包括有多抽头变压器、整流滤波电路和半波整流电路，其中整流滤波电路输出可供选择的直流电源，半波整流作为电池充电电源。这种充电器存在的主要问题是1、充电速度慢，并且不可选择，通常需3小时以上；2、充电不安全，由于未设自停功能，容易造成电池过充或充电不足而遭到损失。
本实用新型的目的就在于克服传统充电器的不足，设计一种充电速度快、慢可供选择，具有自停和声光报警功能，直流最大输出电流不小于600mA的新型多功能充电器。
本实用新型的整体设计如框图1所示，其电路原理参见图2、图3。本实用新型除了采用如图4所示的通用充电器中的电源多抽头变压器和整流滤波电路外，还包括有充电电路、放电电路、检测电路、报警电路、充放电快慢速度选择开关及控制电路。其中充电和放电电路是由三极管、电阻组成的恒流源电路。检测电路由施密特触发器和可变电路器组成。报警电路由三极管开关电路构成。控制电路包括有运算放大器1、2、3及电阻、电容组成的方波发生器。与非门Ⅰ，与非门Ⅱ、Ⅲ。及施密特触发器的控制电路。整个充电器电路信号连结为控制电路中运算放大器1的反相端A点输出三角波，该信号同时送入动算放大器2的同相端和运算放大器3的反相端。该信号由运算放大器2、3进行脉宽调制。运算放大器2的输出端B点输出充电控制脉冲到与非门Ⅰ的输入端a1点，与非门Ⅰ的输出端G1点信号经电阻R11输入到充电电路中三极管Q1的基极，从而去控制Q1的导通或截止，即控制对电池的充电。运算放大器3的输出端C点输出放电控制脉冲依次通过与非门Ⅱ的输入端a2点，输出端C2点和与非门Ⅲ的输入端a3点、输出端G3点；再依次经二极管D6的正端、负端、及与其相连结的R12输入到放电电路中、三极管Q2的基极，去控制Q2的导通或截止，从而控制对电池的放电。充、放电电路即通过三极管Q1和Q2的集电极的连结点输出其信号分为两路一路输入到被充电电池的正极；另一路通过检测电路中的R9分别输入到该电路中的运算放大器4的反相端，和控制电路中所设的施密特触发器的控制电路中的三极管Q3的发射极。检测电路中运算放大器4的输出端E点同时接三路信号一路与控制电路中与非门Ⅰ的控制端b1点、与非门Ⅱ的控制端b2点相连结；另一路与控制电路中的与非门Ⅳ的控制端b4点相连结；第三路经电阻R7接入报警电路中三极管Q4的基极。同时接发光二极管LED1的负极。充、放电快慢选择开关为双刀单掷开关K1，分别并在串接入三极管Q1和Q2的发射极上的、电阻R13和R16的两端，通过开关的关或断控制Q1和Q2的工作电流，即改变Q1和Q2的负载电阻的大小以控制充、放电流。整个充电器电源采用两套整流滤波电路供电；一套给控制电路及报警电路供电。另一套给充电电路供电。放电电路则由电池供电。上述控制电路中A点、B点、C点波形分别参见图5～图7，其中B点和C点的控制脉冲都为高电平有效。
本实用新型中的检测电路是由运算放大器4和电阻R8、R9、R10组成的通用的施密特触发器及可调电位器W3组成，W3的一端接电源的正极、另一端接地，其可变端与电阻R10的一端相连结。该电路对电池电压进行检测需在电池既不充电、也不放电时检测才准确。当电池未充满时VI＜VREF，触发器输出为高电平，只有当VI＞VRE(电池已充满)时，输出才为低电平。为了防止触发器受充、放电脉冲的影响，在控制电路中设置了对施密特触发器的控制电路，该电路由二极管D1、D2、电阻R5、R17及与非门Ⅳ和三极管Q3组成。其中D1、D2的正极分别接入控制电路中运算放大器输出端的B点和C点，D1、D2的负极相连结并与R5的一端、与非门Ⅵ的输入端a4点连结在一起。R5的另一端接地，与非门Ⅳ的输出端G4点经R17接到三极管Q3的基极上，Q3的集电极接地，其发射极连结及与非门Ⅳ的控制端连结前面已说明。在该电路中D1、D2和R5组成或门，只有当运算放大器2、3输出都为低电平(既不充电，也不放电时)，该或门才输出低电平，通过与非门Ⅳ使Q3截止，充许电压比较信号VI输入；如运算放大器2、3中任一信号输出为高电平(即正在充或放电)，则或门输出高电平使Q3导通，屏蔽了信号VI，使触发器输出保持高电平不变。一旦电池充到设定电压，使VI＞VREF，触发器输出变为低电平，该低电平通过与非门Ⅰ、Ⅱ屏蔽了充、放电控制信号，使Q1、Q2同时截止，停止了对电池的充、放电。该低电平2通过与非门Ⅳ屏蔽了D点的控制信号，使Q3保持截止状态，从而防止了电路的再次翻转。触发器输出端E点总为高电平，只有电池充满后才为低电平，这个低电平使报警电路工作。因此，如想知道某两节电池是否已充满电，只要将其放进处于充电状态的充电器中即可判定。如电池已充满，电路即刻发出声光报警。
本实用新型的使用效果，由下述性能对比表给出
实用新型充电性能(5＃隔镍电池)
图1本实用新型电路工作流程框图1、变压器。
2′、作为直流电源输出及给控制电路、报警电路供电的整流滤波电路，2″、给充电电路供电的整流滤波电路，3、充电电路，4、放电电路，5、充放电快慢速度选择开关，6、检测电路，7、报警电路。
8、控制电路。9、被充电电池；图2、除供电电源以外的电路原理图；图3、整个充电器电源部分电路原理图；图4、现有充电器电路原理LED2、发光二极管， LD、充电指示灯。
K4、变压器次级电压选择开关。 2、整流、滤波电路。
10、半波整流电路， C6电容，R17、R18电阻，D16～D19；二极管；图5、控制电路中A点的波形；图6、控制电路中B点的波形；B′段为充电控制脉冲；图7、控制电路中C点的波形C′段为放电控制脉冲；图8、检测电路的控制电路中D点的波形；图9、现有充电器中充电电流波形。
从该图中可看出，无反相放电。
K2直流输出／控制、检测、报警电路电源选择开关，RH保险丝，786集成芯片，C2～C5电容，D7～D14二极管。
实施例本实用新型的整机设计如前所述，只需将图2、图3所示元器件进行调试安装，即可完成本设计所需充电器。
在本实用新型中电源部分电路主要由多抽头变压器(3V、4.5V、6V、7.5V、9V、12V)二极管D7～D14，电容C2～C5。保险丝RH，直流输出电压选择开关K3，直流输出／控制、检测报警电路电源选择开关K2组成。其它连结、调试为现有技术。该电源部分采用了充电电路和控制等电路分别供电方式，前者为4.5V，后者为6V。这样既可以保证控制电路正常工作，又可以使充电电路中的无用功耗减小。本充电器直流电源的直流输出最大不小于600mA，可带动较大负载，尤其适用于耗电较大的中小型收录机使用。
控制电路是由运算放大器、与非门、电阻、电容、可变电位器、二极管及三极管组成。其中运算放大器1和电阻R1、R2、R3、R4及电容C1组成一通用的振荡器电路，运算放大器1的同相端经电阻R2接电源6V的正极，其电阻R4和C1相连结的一点接地。运算放大器2的反相端接可变电阻W1的可变端，其另外两端分别接6V电源正极和地。运算放大器3的高电平端接可变电阻W2的可变端，其另外两端也分别接6V电源的正极和地。与非门Ⅱ的输出端C2接与非门Ⅲ的输入端a3点。充电电路中三极管Q1发射极依次串接电阻R14、R13、R13的另一端接4.5V电源的正极。放电电路中三极管Q2的发射极依次串接电阻R15、R16、R16的另一端接地。分别并在R13和R16上的开关K1～1、K2～2可选择双刀单掷开关。报警电路由发光二极管LED1、二极管D3～D5、三极管Q4、电阻R7、R6、8Ω小喇叭及音乐芯片KD－IS组成，其中D3、D4、D5相串联，D3的正极接6V电源的正极，同时接电阻R6的一端，R6的另一端接发光二极管的正极，二极管D5的负极接三极管Q4的发射极，Q4的集电极接KD－15和8Ω喇叭并联后的一端，其另一端接地。上述电路相互之间的连结及信号流通如前所述。
在上述的检测电路中，施密特触发器有回差电压。本电路设VH＝0.1V，即只有在电池电压充满又下降0.1V后才会使电路翻转，进入充电状态。在该状态中，电路进入截止状态，电池的放电微乎其微，所以电压下降非常慢，在数小时内下降不会到0.1V，故电路十分稳定。电压比较控制信号可参见图8中D点波形。检测电路中触发器的输出端D总为高电平，只有电池电压充满后才为低电平，这个低电平使LED1发光，使三极管Q4导通后接通了 KD－15的电源，使喇叭发出音乐报警声音。反之，电路就不会发出报警声。
本实用新型还可根据图1、图2、图3所给出的电路原理，选择集成芯片制出更为小巧、可靠性强的充电器。
权利要求1.一种民用充电器包括有电源、多抽头变压器及整流滤波电路，本实用新型的特征在于，它还包括有充、放电电路，检测电路，报警电路，充、放快慢速度选择开关及控制电路，其中充、放电电路是由三极管、电阻组成恒流源电路，检测电路是由施密特触发器和可变电位器构成，报警电路是由三极管开关电路构成，控制电路是由运算放大器1、2、3及电阻、电容组成的方波发生器，与非门Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、及施密特触发器的控制电路构成，整个充电器的电路信号连结为控制电路中运算放大器Ⅰ的反相端A点输出信号、同时送入运算放大器2的同相端和运算放大器3的反相端，运算放大器2的输出端B点信号连结到与非门Ⅰ的输入端a1点，与非门Ⅰ的输出端G1点信号经电阻R11连结到充电电路中三极管Q1的基极，运算放大器3的输出端c点信号连结到与非门Ⅱ的输入端a2点，与非门Ⅱ的输出端G2点依次与非门Ⅲ的a3点、G3点、正向连接的二极管D6、电阻R12，与放电电路中三极管Q2的基极相连结，三极管Q1和Q2的集电极连结点输出信号分别连结被充电电池的正极、和检测电路中电阻R9的一端，信号经R9另一端连结到运算放大器4的反相端，和控制电路中所设保护电路中的三极管Q3的发射极端，检测电路中运算放大器4的输出端E点同时接三路信号一路与控制电路中与非门Ⅰ的控制端b1点、与非门Ⅱ的控制端b2点相连结，另一路与控制电路中与非门Ⅳ的控制端b4点相连结，第三路经电阻R7接入报警电路中三极管Q4的基极，同时接发光二极管LED的负极，充、放电快慢速度选择开关为双刀单掷开关，分别并在串接入三极管Q1和Q2的发射极上的电阻R14和R16的两端，整个充电器电源采用了两套整流滤波电路，一套给控制电路及报警电路供电，另一套给充电电路供电，放电电路则由电池供电。
2.根据权利要求1所述的民用充电器，其特征在于，所述的充电电路是由三极管a1、电阻R11、R13、R14组成。其中三极管Q1的基极接电阻R11的一端发射极依次连结R14、R13及电源的正极，所述的放电电路是由三极管Q2、二极管D6、电阻R12、R15、R16组成，三极管Q2的基极依次接电阻R12及二极管D6的负极。其发射极依次接电阻R15、R16及电源的负极。其发射极依次接电阻R15、R16及电源的负极。充电电路和放电电路共用一双刀单掷开关K1，其中K1－1并在R13的两端、K1－2并在R16的两端。
3.根据权利要求1所述的民用充电器，其特征在于，所述的检测电路的控制电路是由二极管D1、D2、电阻R5、R17、与非门Ⅳ及三极管Q3组成，二极管D1、D2的负极相连结并与电阻R5的一端、与非门Ⅳ的a4端相连结，R5的另一端接地，与非门Ⅳ的G4端经R17接三极管Q3的基极。Q3的集电极接地。
4.根据权利要求1所述的民用充电器其特征在于，所述的检测电路是由运算放大器4和电阻R8、R9、R10组成的通用的施密特特触发器及可调电位器W3组成，W3的一端接电源的正极，另一端接地，其可变端与电阻R10的一端相连结。
5.根据权利要求1所述的民用电器，其特征在于，所述的报警电路是由二极管D3、D4、D5、三极管Q4、喇叭音乐芯片、电阻R6、R7及发光二极管LED1组成，二极管D3、D4、D5、串联，D3的正极接电源正极，D5的负极接Q4的发射极，三极管Q4的集电极接音乐芯片的一端，其另一端接地，喇叭与音乐芯片相并联，电阻R5的一端接电源的正极，另一端接发光二极管LED1的正极。
专利摘要一种新型多功能民用充电器是由电源，多抽头变压器，整流滤波电路，充、放电电路，控制充、放电速度的选择开关，检测电路，声光报警电路及控制电路构成。其中控制电路通过方波发生器输出充、放电控制脉冲，控制充、放电电路对电池的充、放电，同时靠施密特触发器和可变电位器组成的具有电压比较功能的检测电路去自动停止对已充满电池的充、放电，同时发出声光报警。此外，它还具有充电速度快，可带动较大负载等特点。
文档编号H02J7/10GK2105792SQ91232989
公开日1992年5月27日 申请日期1991年12月30日 优先权日1991年12月30日
发明者吴向东 申请人:吴向东