专利名称：电容式节能自动充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种特别适用于5号镍镉电池充电的电容式节能自动充电器。
镍镉电池是近年来出现的一种新型电源，它具有内阻小，寿命长，响应快等特点，是目前家用小电器中比较理想的电源之一。镍镉电池可反复充电使用千次以上，成本低廉，普及应用的前景广阔。因此，与其配套的各种充电器随之应运而生。
目前，市场上销售的各类充电器，主要是用变压器降压隔离、整流、限流、取压自控等程序对电池充电。这类充电器的不足之处是损耗大，充电效率低，仅为15－35％。
本实用新型的任务是提供一种新型节能自动充电器。
本实用新型是这样实现的它包括塑料盒和印刷电路板；塑料盒包括外壳、上盖；输入电路、整流电路、自动控制电路、发光二极管显示电路以及电池夹、电压控制旋钮和电源插头均焊接在印刷电路板上，印刷电路板装入塑料盒里。这样即可组成本实用新型提出的充电器。其特征是输入电路中采用了主电容和吸收电容，自动电路中采用了与主电容相匹配的可控硅。
由于本实用新型的工作电路中用主电容取代变压器，既可以大大提高充电效率，又可以减小充电器的体积。另外，在本实用新型中还应用主电容的限流特 性进一步引进了可控硅对充电器实行自动控制，其充电效率可达70％以上。
结合附图，再将本实用新型的结构和工作原理详细叙述如下
图1是本实用新型的电路原理图。
图2是本实用新型的结构安装示意图。
图1中的工作电路是由输入电路、整流电路、自动控制电路和发光二极管显示电路组成的。AB是输入端，由C1、C2和R1组成输入电路。其中，C1是电路工作主电容，其值在0.47微法到4.7微法之间。它对CD输出端起限流作用。C2是吸收电容，其值在3到12微法之间，它的主要作用是把C1主电容上产生的浪涌电流回馈给电网，保护后续电路不受浪涌电流的冲击。电阻R1是主电容的放电电阻。D1－4构成桥式整流电路，实现交直流变换，由EF端输出脉动的直流电流。LED是发光二极管，它具有充电显示和充电结束显示功能。当发光二极管LED连续发光时，表示整个电路正在充电；当发光二极管LED一闪一闪地发光或发微光时，表示充电结束。电位器W1、电阻R3和可控硅SCR组成自动控制电路，控制电压的大小由电位器W1调整而定，可控硅SCR的工作参数是电压在400伏到600伏之间，电流在0.3安培到3安培之间。D5是单向导通二极管，当电池充电结束后它可以抑制电池对电路放电。e是被充电池组。
主电容C1与放电电阻R1并联，然后与吸收电容C2串联，整流电路输入端CD与吸收电容C2并联，整流电路输出端EF与可控硅SCR并联，发光二极管LED与电阻R2串联后并接在整流电路输出端EF上，单向导通二极管D5与电位器W1串联后，并接在整流电路EF上，电阻R3接入可控硅SCR的控制极和电位器W1的中间触头上，被充电池组e与电位器W1并联。
主电容C1参数的确定。假设被充电为3节5号镍镉电池，额定充电电流为50毫安。由图1中的电路可以看出，CD两端电压在充电时应为5伏左右(每节镍镉电池电压为1.25伏，二极管导通电压为0.6伏左右)，因此，电网电压基本上降落在主电容C1上。
电欧姆定律可知Z＝ ／ …………………(1)
式中
－－电网电压
－－回路电流Z－－回路主抗因为
式中Xc－－容抗Xl－－感抗R－－回路电阻由图1中电路可以看出，电路中没有电感，所以Xl＝0，而回路电阻R由输出电压和输出电流而定，即R＝U／I＝5伏／50毫安＝0.1千欧又因为Xc＞＞R，所以，R和Xl均可忽略不计，所以Z＝Xc＝1／WC1＝1／2πfCl…………(2)式中Xc－－容抗W－－交流电的角频率，W＝2πff－－交流电的频率，Cl－－是主电容的标定值(单位为法拉)由公式(2)得Xc＝1／2πfCl＝3.18KΩ，远远大于R＝0.1KΩ，所以，R可忽略不计。
整理(1)式及(2)式可得
＝2πfCl
………………(3)由公式(3)可知，根据不同的电流值要求，可得出不同的主电容值。
可控硅的选用和配合。在图1中，CD是输入电路的输出端。CD两点并不怕短路。如果CD两点出现短路，也只相当于给电网并联了一只主电容C1，且在电网中有一定的功率补偿作用。根据CD点不怕短路这一特点，进一步引进了可控硅SCR，从而实现了自动控制的目的。当电池被充满后，可控硅SCR的控制极得到启控电压从而导通，将直流部分EF两点短路，即CD间短路。这是本实用新型的特点之一。
图2是本实用新型的结构安装示意图。本实用新型仅需装入在55×45×30毫米的塑料盒内。其中，1是外壳，2是上盖，3是电压控制旋钮，4是发光二极管，5是电源插头，6是被充电池，7是印刷电路板，。所有元器件、电源插头5和电池夹均焊接在印刷电路板7上，然后，将印刷电路板7装入塑料盒的卡槽里即可组装成一台完整的充电器。
本实用新型的特点就是把电容器和可控硅的特性结合起来使用，因此，它具有结构简单，体积小、制造容易、成本低、恒流稳定、使用方便、安全可靠等优点。当电池被充满后发光二极管自动闪光，对电池不会发生过充现象。
本实用新型的充电机理也可对蓄电池或其它类型的可充电池进行充电。
实施例1主电容C1取1μF，C2取4.7μF，R1取1MΩ，R2取4.7KΩ，R3取330Ω，W1取4.7KΩ，D1－D5选用2CP15型，LED取φ3，红色，SCR取1A，400V。
用上述参数组装成的充电器，对两节5号镍镉电池充电，实测结果是14小时充电完毕。充电开始时测其充电电流为50毫安，7小时后实测充电电流为49.8毫安，结束前测得充电电流为49.7毫安。这说明本充电器具有持续的恒流充电特性，能满足镍镉电池的恒流充电特性要求。充电结束前，调整电位器W1使发光二极管一闪一闪的发光或发微光，以备下次充电时能自动的结束。
实施例2仍用实施例1中的参数，对3节5号镍镉电池充电。充电完毕时间14小时。当在充电开始、充电进行到7小时和充电结束前三点测其充电电流 分别为49.5毫安、49.4毫安和49.35毫安。充电结束前调整电位器W1使得二极管呈现闪闪发光或发微光的状态，以备下次充电使用。
权利要求1.一种特别适用于5号镍镉电池充电的电容式节能自动充电器，它包括塑料盒和印刷电路板，塑料盒包括外壳和上盖；印刷电路板上焊接有工作电路、电池夹、电压控制旋钮和电源插头，印刷电路板装入塑料盒内；工作电路包括输入电路、整流电路、自动控制电路、发光二极管显示电路，其特征是主电容C1与放电电阻R1并联，然后与吸收电容C2串联，整流电路输入端CD与吸收电容C2并联，整流电路输出端EF与可控硅SCR并联，发光二极管LED与电阻R2串联后并接在整流电路输出端EF上，单向导通二极管D5与电位器W1串联后并接在整流电路EF上，电阻R3接入可控硅SCR的控制极和电位器W1的中间触头上，被充电池e与电位器W1并联。
2.根据权利要求1所述的充电器，其特征是主电容C1的工作参数在0.47到4.7微法之间，吸收电容C2的工作参数在3到12微法之间，可控硅SCR工作参数是电压在400伏到600伏之间，电流在0.3到3安培之间。
专利摘要本实用新型公开了一种特别适用于5号镍镉电池充电的电容式节能自动充电器，这种充电器在工作电路中用主电容取代了变压器，同时，还应用主电容的限流特性进一步引进了可控硅对充电器实行自动控制，其充电效率可达70％以上，同时，它还具有结构简单、体积小、制造容易、成本低、恒流稳定、使用方便、安全可靠等优点。
文档编号H02J7/10GK2070051SQ9021026
公开日1991年1月23日 申请日期1990年3月17日 优先权日1990年3月17日
发明者朱锡金 申请人:朱锡金