专利名称：：镉镍蓄电池自动充电装置的制作方法
技术领域：
：镉镍蓄电池自动充电装置是一种电池充电器。小型便携式收录机、录放机具有体积小，重量轻，携带方便，价格低廉等优点，很受用户欢迎。但它只能依赖随机所带的锌锰干电池供电，如采用R6型(5＃)电池，每小时电源费用高达0.30元左右。如果采用可重复充电1000次的碱性圆柱形密封镉镍蓄电池，每小时电源费用可降至0.014元，这样就大大地减轻了消费者的负担。但是，替镉镍蓄电池充电必须注意以下两个问题(1)由于其内阻很低，如果充电电流太大，容易受损坏。(2)如果充电时间过长，也容易损坏。前者一般采用恒定电流充电法来解决。后者可采用自动的读出比较线路来解决——它可将电池的电压和一项予先调定的基准电压相比较，如果电池的电压高过这个基准电压的数值，充电即自动停止。香港地区出版的“无线电技术”杂志1985年第151期刊登了全自动化的12伏专业型充电器，它由直流稳压电源、切断型可控恒流源和电压检测及切断信号发生器三部分组成，其线路图见图1。其直流稳压电源由整流管D1～D4构成的整流、ZD、TR6构成的稳压及TR1、TR2、TR4构成的平衡放大电路(包括输出级)组成。切断型可控恒流源由基于射极电压反馈控制原理的恒流电路及二个并联的用以防止电池电流倒流的达灵顿管D5、D6构成。电压检测及切断信号发生器则由接成R－S触发器的555集成电路IC1及相应的分压控制电路组成。其中R13与VR2组成一个分压电路，将充电电池的电压分压，分压点便被参考成一个基准电压，它由VR2设定，当被充电池电压E为16伏时便能触发IC1电路的反相输入端6，使该IC1的输出端3为负压使TR3截止，停止充电；R14与VR3则组成另一个分压电路，分压点便被视为另一个基准电压，VR3调校至当被充电池电压E低于12.5伏时便能触发IC1的非反相输入端2，使IC1的输出端3倒相，TR3导通，亦推动了发光二极管LED2去指示正在充电；同时也推动了由TR5、TR7和TR8及相应电阻所组成的恒流电路。这种装置的缺点是IC1的功能利用不充分，但同时却浪费了许多三极管，另外，当充电电池极性反接时，也没有保护功能。为此，本实用新型提出了一种镉镍蓄电池的自动充电装置以克服这些缺点，其框图见图2。其中，直流稳压电源2由交流220伏电网电压1供电，被充电电池E接入时，便向电压检测及切断信号发生器4发出控制信号，使其控制切断型可控恒流源3向E充电，当充电至额定值时，便由4的读出比较线路去切断恒流源使其停止充电。当E的极性反接时，则恒流源不工作，起了极性保护作用。其具体线路见图3。从中可知，本实用新型的特征在于，直流稳压电源1采用集成式的7805三端稳压器向555集成电路IC2供电。其切断型可控恒流源由三极管TR9及依次串联于其基极和射极之间的充电发光二极管LED2和相应的限流电阻组成，LED2的另一端接Vcc，其目的在于利用LED2导通时其内阻压降很小，基本上是一个稳压管，这一特性来促使流过TR9的集电极电流恒定以构成一个恒定电流源。TR9的基极顺次串联了二个开关三极管TR10和TR11。TR10的基极由IC2的输出端Q通过电阻R22来控制，被充电电池E的正极通过R24与TR11的基极相连，它还通过R23与IC2的复位端R相接，同时又直接接到TR11的集电极上，因而只要利用E的剩余电压，在Q＝1，(高电平)R＝0的条件下，就可依次使TR11，TR10导通，从而使TR9也导通，这样就起了恒流充电的作用。另外，E还与由R17，R18，R20依次串联而成的电阻网络构成了一个读出比较线路，这个电阻网络R17的一端接Vcc，R20的一端接地，这样，只要再把可变电阻R18的滑动端接到IC2的控制端VC上即可起自动切断作作用，当E的充电电压大于VC时，IC2的双稳触发器就翻转，则Q＝0，充电就终止。由此可见，由二个运算放大器A1、A2及一个双稳态触发器构成的IC2、(见图4)、TR10及TR11构成之三极管开关电路及由E，R17、R18、R20构成的读出比较线路三者构成了一个电压检测及切断信号发生器。下面再结合图3对本装置的工作过程作一个详尽的说明。当充电装置接入220伏交流电网时7805三端稳压器便为IC2输出电压Vcc，为正5伏，此时，强制复位端MR(IC2中的4端)＝1，复位端R(IC2中的6端)通过R23、R24及TR11接地，故R＝0。若在此时接通K4，则触发端S(IC2中的2端)＝0。根据下面表1可知表1——双稳态触发器状态表SRMRQQ′0001*0101*1111011保持00关关保持00</table></tables>综上所述，本实用新型由于充分挖掘了555集成电路的潜力，发挥了元器件的复用功能，又有极性反接保护的功能，使电路大为简化，价格也相应降低了。图1全自动化的12伏专业型充电器IC1——555集成电路；LED1，LED2——发光二极管；TR1～TR8——通用的三极管；ZD——稳压管。图2镉镍蓄电池自动充电装置图3镉镍蓄电池自动充电装置线路图IC2——555集成电路；TR9～TR10——通用的三极管。图4IC2内部接线图A1、A2——运算放大器；J——双稳态触发器；N1、N2——反相器。当S＝0，R＝0，MR＝1时，Q＝1，输出电平为TR10导通准备了必要条件。此时由于R＝0，E未接入，故TR11截止，因而恒流电源不工作。当被充电电池E接入C，B二端时E的残余电压则通过R24给TR11提供足够的电流Ib11，则TR11导通。由于此时Q＝1从而TR10也导通，这样便使IC10注入Ib9，使TR9也导通。由于LED2在发光电压区内时，内阻较小，因而类似一个稳压管，所以IC9是一个恒定电流，它通过集电极输出，对E充电。与此同时，LED2也起了指示作用。从表1可知，IC2的7端(即Q′，为放电端)此时处于关闭状态，由LED1及R21组成的充电停止指示器不工作，LED1处于熄灭状态。由于E的残余电压一般为2伏，一般小于Vvc，此时S＝1，R＝0，所以由表1可知，Q及Q′端均为保持状态，即Q＝1，Q′关闭，IC2仍处于充电控制状态，继续充电。当E的充电电压大于Vvc某一值时，则R端由“0”转变为“1”，此时S＝1，MR＝1故IC2内的双稳态触发器翻转，Q＝0，使TR9、TR10截止，LED2截止，红灯灭，停止充电；同时由表1知，Q′此时＝0，LED1导通，绿灯亮，表示充电结束。由此可见，读出比较线路起了充放电电压的控制作用。如果被充电电池的极性接反，则TR11的Vbe反偏，TR11截止，此时即使启动K4后使Q＝1，TR10、TR9也不会导通，故恒流源关断，使被充电池不致被损坏。另外，为了提高充电速度，可以按下开关K5，则装置处于快充状态，选择适当的R26，R27值，充电速度可提高一倍左右。权利要求1.镉镍蓄电池自动充电装置是一种电池自动充电器，一般的电池充电器由直流稳压电源、可控恒流电源和电压检测及切断信号发生器组成，其中，直流稳压电源可以由整流、稳压及平衡放大器(包括输出级)组成，可控恒流电源可由基于射极电压反馈控制原理的恒流电路组成，电压检测及切断信号发生器则由接成R-S触发器的555集成电路及相应的充放电分压控制电路组成，本实用新型的特征在于，直流稳压电源采用了集成式的7805三端稳压器，可控恒流电源由三极管TR9及依次串联于其基极和射极之间的充电发光二极管LED2及限流电阻组成，其电压检测及切断信号发生器由接成二个运算放大器A1、A2和一个双稳态触发器J的555集成电路、由被充电电压E和由R17，R18，R20相串联而成的电阻网络构成的读出比较线路以及依次串联于TR9的由TR10、TR11构成的三极管开关电路组成。专利摘要镉镍蓄电池自动充电装置是一种电池自动充电器。镉镍蓄电池自动充电器一般由直流稳压电源、可控恒流电源和电压检测及切断信号发生器组成。本实用新型在直流稳压电源中采用了集成式的三端稳压器，在可控恒流电源中采用了串联于三极管基极和射极之间的由发光二极管及限流电阻组成的恒流电路，在电压检测及切断信号发生器中采用了由二个运算放大器和双稳态触发器构成的555集成电路，具有极性反接保护与线路简单的优点。文档编号H02J7/10GK2040280SQ8820135公开日1989年6月28日申请日期1988年2月24日优先权日1988年2月24日发明者赵雷申请人:赵雷