专利名称：电容限流型自动充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种给电池充电的充电器，特别是电容限流型自动充电器。
目前市场上供应的充电器普遍存在以下缺点1.多数无自动控制功能，电池充足与否没有指示，常常造成过充电或充电不足，缩短了电池的使用寿命。
2.大多数充电器采用变压器降压，由于小变压器效率较低，充电时间一长就严重发热，常常出现变压器发热燃烧，引起火灾等事故，很不安全。
本实用新型的目的是提供一种不用变压器并具有准确的自动控制功能的充电器，具有重量轻，体积小，使用方便，安全可靠，可延长电池使用寿命等优点。
本实用新型电容限流型自动充电器，由盒体和安装在该盒体内的充电电路组成，其特征在于所说的充电电路包括由电容、二极管、稳压管构成的限流及整流滤波稳压电路，以获得放大器工作所需的电压；由电阻与基准电压源组成的精密基准源取得稳定的电压基准；由运算放大器和电位器组成的阈值调整电路，用于向充电自动控制电路提供电压值相等极性相反的阈值电压；所说的充电自动控制电路按阈值电压来控制被充电或停止充电，它是由有回差的比较器和三极管等构成。还包括能自动显示充电及停止充电状态的两种显示器及安全保护装置。本实用新型的工作原理及其特点如下本实用新型由220伏交流电源经电容器降压限流后再经由二极管、电容器和稳压管组成的整流滤波稳压电路进行整流滤波、稳压，获得稳定的正电压和负电压，再经基准电压建立电路可获得不随温度变化而变化的电压基准，输送到阈值调整电路中，阈值调整电路的电位器可调节放大器的放大倍数，使该放大器输出的电压做为充电自动控制电路中的比较器的阈值电压，当被充电的电池的电压低于阈值电压时，比较器输出负电压，充电自动控制电路中的三极管截止，电源电流给电池充电，当被充电的电池的电压充至高于阈值电压时，比较器输出正电压，三极管导通，电源电流经三极管流回电源，不再给电池充电。显示器可由二组不同颜色的发光二极管构成，例如，充电时，使红色发光二极管亮，停止充电时，使绿色二极管亮。
本实用新型还装有安全保护装置，即在充电器外盒的盒座中装有插口和在盒盖上装有短接导体，当打开盒盖时，短接导体同插口分离，将电源切断，当放入被充电电池并闭上盒盖时，短接导体同插口接通，这样可保证人身安全。当使用时，打开盒盖，装入电池后，再盖上盒盖，接上电源，即开始充电，当充电完成后，即打开盒盖，取出电池。本实用新型可根据不同需要，设计成对2节或4节5号、7号电池充电的不同型号的装置。
本实用新型用电容器代替一般充电器的变压器进行降压限流，主要优点为1.体积小，重量轻，使用方便，可以做成超薄型，超轻型的弃电器，便于携带。
2.无发热元件，自身功耗在0.3瓦以下，可连续工作不会引起自燃，安全可靠。
3.充电电流比较稳定，当电源电压变动时，充电电流与电源电压呈线性关系，如附
图1中直线①所示，而一般采用变压器降压的充电器的充电电流和电源电压之间呈非线性关系如附图4中曲线②所示，显然，当电源电压在220伏左右波动时，电容限流型充电器充电电流比较稳定，充电效果较好，且具自动控制功能，充足以后，即自动停止充电，绿色发光二极管亮，发出明显的信号，不会因过充电或充电不足影响电池的使用寿命。
另外，本实用新型采用充电自动控制电路及安全保护装置，使用安全可靠，可大大延长电池的使用寿命。
以下结合附图，以实施例加以介绍图2为本充电器的电路图；图3为本充电器的一种外形图；图4为本充电器的另一种外形图；图1为充电时电流当电压变化曲线。
本实用新型提供一种自动充电器的充电电路，如图2所示，本电路中用电容C1来代替原有充电器中的变压器，由电容限流及整流滤波稳压电路Ⅰ；基准电压建立电路Ⅱ；阈值电压调整电路Ⅲ；充电自动控制电路Ⅳ，和安全保护电路Ⅴ等部份组成。充电电流的大小由电容C1的容量确定，由二极管D11，D12，电容C21，C22，电阻R11，R12，稳压管Dw1，Dw2组成正负二路整流滤波稳压电路作为运放的电源；电源电压的正半周，二极管D11导通给电容C21充电，获得正电压，再经电阻R11，稳压管Dw1稳压后获得稳定的正电源电压Vcc，电源电压的负半周，二极管D12导通，给电容C22充电，获得负电压，再经电阻R12，稳压管Dw2稳压后获得稳定的负电源电压VEE。基准电压建立电路由电阻R2和基准电压源Dw3组成，Dw3选用精密基准电压源(例TL431)，可获得不随温度变化的很稳定的电压基准；由运放A1，A2，电位器Rw和电阻R3，R41，R42等器件组成阈值电压调整电路，调节Rw即可调节放大器A1的放大倍数，从而调节A1的输出电压，作为比较器A3的阈值电压，由于R41＝R42和放大器A2组成增益为－1的放大器。A2输出一绝对值和放大器A1的输出电压相等的负电压作为比较器A4的阈值电压。
充电自动控制电路Ⅳ由有回差的比较器A3，A4和三极管T1，T2等器件组成。电池E1，E2各装在极板M1，N1和M2，N2之间。当电池E1电压低于阈值电压时，A3输出负电压，三极管T1截止，电源正半周的电流流经二极管D21，电阻R101后再流经电阻R91，LED21和D41，全部流入电池E1；当E1的电压充至稍高于阈值电压时，A3输出正电压，三极管T1导通，电源正半周的电流流经二极管D21，电阻R101后再经电阻R71，LED11和T1流回电源，不再给电池E1充电，比较器的回差由R81和R61的阻值确定。同理，当电池E2的电压(绝对值)小于阈值电压时，比较器A4输出为正电压，T2截止，电源负半波的电流流经D22，R102和R92，红色发光二极管LED22，D42给E2充电，当E2的电压大于阈值电压时，A4输出负电压，T2导通，电源负半波的电流流经T2和R72，LED12，流回电源，不再给E2充电。E1，E2充电时，红色发光二极管LED21，LED22亮；停止充电时，绿色发光二极管LED11，LED12亮。
安全保护装置由插口J1，J2，J3或J4，J5和安装于图2所示的盒盖(1)上的三个短接导体(3)或图3所示的二个短接导体(3)组成。
图3，图4分别画出本实用新型的两种实施方案的外形图。盒座(2)内装有线路中的各种元器件，带有电线的插销(4)从盒座(2)内引出，盒座(2)上装有极板M1，M2，N1，N2，在盒盖(1)内装有短接导体(3)。对图3所示充电器，当电池盒盖(1)打开时，插口J1，J2，J3断开，人体可以接触到的导电部份不带电，只有当盒盖(1)闭合，利用短接导体(3)将J1，J2，J3接通，电池才开始充电。对图4所示充电器，J4，J5装于电源的输入端，当盒盖打开时，线路全部断电，只有当盒盖闭合后电路才接通电源工作。采用这种措施可确保人身安全。在电源的输入端装有熔断丝Fu，万一因电网电压过高导致电容击穿时，将立即将熔断丝Fu熔断。
安全保护装置由插口J1，J2，J3或J4，J5和安装于图2所示的盒盖(1)上的三个短接导体(3)或图3所示的二个短接导体(3)组成。
使用方法打开盒盖(1)，装入电池后，再盖上盒盖(1)，接入电源，即开始充电，红色发光二极管LED21，LED22亮，表示在充电，电池充足以后绿色发光二极管LED11，LED12亮，即可打开盒盖取出电池。
下面为本实施例中各元器件的代号及规格型号C1电容，2μf，400V R11，R12 510Ω 1／4W 碳膜电阻C21，C22 电容，47μf，35V R22K 1／8W 碳膜电阻D11－D42 二极管1N4001R3100K 1／8W 碳膜电阻Dw1，Dw2 6.2V 0.5W稳压管 R41，R42 100K 1／8W 碳膜电阻Dw3 TL431，基准电压源R51，R52 3K1／8W 碳膜电阻A1－A4 运算放大器 LM324 R61，R62 2M1／8W 碳膜电阻T1 三极管9013R71，R72 20Ω1／8W 碳膜电阻T2 三极管9012R81，R82 200K1／8W 碳膜电阻LED11，LED12 绿色发光二极管 R91，R92 20Ω 1／8W 碳膜电阻LED21，LED22 红色发光二极管 Rw 可调电位器 47K
权利要求1.一种电容限流型自动充电器，由盒体和安装在该盒体内的充电电路组成，其特征在于所说的充电电路包括由电容、二极管、稳压管构成的限流及整流滤波稳压电路，以获得放大器工作所需的电压；由电阻与基准电压源组成的精密基准源取得稳定的电压基准；由运算放大器和电位器组成的阈值调整电路，用于向充电自动控制电路提供电压值相等极性相反的阈值电压；所说的充电自动控制电路按阈值电压来控制被充电或停止充电，它是由有回差的比较器和三极管等构成，还包括能自动显示充电及停止充电状态的两种显示器及安全保护装置。
2.按权利要求1中所述充电器，其特征在于所说的基准源由稳压管和二极管组合而成。
3.按权利要求1所述充电器，其特征在于所述的基准源采用TL431型精密基准电压源。
4.按权利要求1所述充电器，其特征在于所述的盒体由盒盖及盒座构成，所述的安全保护装置是由装在电路的被充电池端的插口和装在所说盒盖上的短接导体所构成。
5.按权利要求1所述的充电器，其特征在于所述的盒体由盒盖及盒座构成，所述的安全保护装置是由装在电路的交流电源端的插口和装在所说盒盖上的短接导体所构成。
6.按权利要求1中所述充电器，其特征在于所用的显示器由二组发光二极管构成。
专利摘要本实用新型属于家用电器制造领域，由电容降压整流滤波稳压电路，精密基准电路，阈值调整电路，自动充电控制电路和安全保护装置等几部分组成，与常见的变压器降压型充电器比较，具有体积小，重量轻，自身耗电小，充电电流稳定，几乎无发热元件，可长期插在电源上连续工作，使用安全可靠，可大大延长电池的使用寿命的特点。还可以设计成超轻型和超薄型的充电器。推广这种充电器还可节省大量的铜和铁，并对节能和提高电网功率因数有利。
文档编号H02J7/10GK2139321SQ9224308
公开日1993年7月28日 申请日期1992年12月10日 优先权日1992年12月10日
发明者沈以鸿 申请人:清华大学