专利名称：充电器的充电电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种充电器的充电电路，尤指一种控制设有中央处理器CPU、并可达操作简单、充电效率高、且具有保护本身电路与电池等优点的充电电路。
现今充电器的充电电路，大都延用传统电路，不仅具有功能简单、保护措施不完善的缺点，且若于充电中稍有不慎，极易损坏电池而降低其使用寿命。
本实用新型提供一种充电器的充电电路，其控制电路带有CPU，以随时提供适当的定电压及定电流分别予电压控制电路、电流控制电路，而可达到依实际充电情况自动调整充电电压及定电流的功能，同时具有电压侦测电路以监控充电运作或检查电池好坏，若有如流电电池盖电量低于约1/4(表示该电池已损坏)、或充电正负端与电池正负极反接、或充电正负端的夹子相互接触而形成短路、或充电正负端的夹子自电池极性端上脱落等异常现象时，CPU即立刻停止充电运作，起到保护充电器的充电电路与电池的所用。
本实用新型的目的是这样实现的一种充电器的充电电路，由电源电路、驱动电路、脉宽调制(PWM)电路、电压控制电路、电流控制电路、中控电路及电压侦测电路所组成电源电路包括经电源整流、滤波及稳压再至电路个部分；驱动电路将一变压器CN2的中心抽头作为充电负端，且变压器CN2的另外两输出端则分别连接可控硅SCR1、SCR2的A端，且两可控硅SCR1、SCR2的K端共同连接，继经分流器至充电正端；两可控硅SCR1、SCR2的触发端与三极管Q3的射极连接，而三极管Q3的集极则与电源电路1连接，且该基极则与PWM电路的输出端连接；PWM电路具有一放大电压的放大器U2A，再接比较器U2B输入端，比较器U2B的另一输入端则输入一基准三角波，而比较器U2B的输出端则与三极管Q3的基极连接；其特征在于电压控制电路中起到衰减作用的的运算放大器U2D接比较器U2C，U2C输出接PWM电路的放大器U2A输入端；电流控制电路5的差动放大器U3C接分流器，再通过电阻器R11、R13接比较器U3D相接，比较器U3D的输出端经由二极管D3再与比较器U2C输出端连接；OP放大器U3B接分流器，输出接比较器U3D；中控电路的CPU电压控制端口接电压控制电路的比较器U2C，电流控制端口电流控制电路之比较器U3D；电压侦测电路包括反相放大器U3B，输入接充电负端、正端，输出接CPU端口。
该电流控制电路的比较器U3D输入端通过并联分压电阻R16、R25、R40再接CPU端口。
中控电路的CPU输入端口RA0与一比较器U3A输出端连接，U3A的另一输入端接电压控制电路的U2D的输出。
中控电路的CPU的输入端口RB4连接一手动方式选择充电模式为均充或浮充模式或者选择充电电流值的按钮SW1。
由上述结构，可知本实用新型确具如下优点1、藉由CPU配合同部程序及各电路的运作，可适时提供适当的定电压及定电流予电压控制电路4及电流控制电路5，即可简化充电器的充电电路。
2、藉由CPU配合电压侦测电路7，可于充电运作或电池异常时，立即停止充电，以保护充电器的充电电路及电池。其异常现象有如充电电池蓄电量低于1/4(表示该电池已损坏)、或充电正负端与充电电池正负极反接、或充电正负端的夹子相互接触形成短路、或充电正负端的夹子自充电电池极性端上脱落等。
3、藉由CPU配合各电路的检测，可采用二阶段充电模式，即第一阶段为以高压对电池充电的均充模式，而第二阶段为保持电池于一定蓄电量的浮充模式。如此才不致以高电压对充电电池持续充电而造成电池损坏，另亦可于电池充电后尚持续保持电池于一定蓄电量。
4、藉由一与CPU输入端口RB4连接的按钮SW1，即可直接以手动方式选择充电模式为均充或浮充，或者选择充电电流值。
以下结合附图和实施例对本实用新型再作进一步说明如下
图1为本实用新型的电路构成方框图。
图2为本实用新型的电路原理图之一。
图3为本实用新型的电路原理图之二。
图4为本实用新型的充电流程图。
图5为本实用新型的电流控制电路一种动作状态示意图。
图6为本实用新型的电流控制电路另一种动作示意图。
图7为本实用新型的电压侦测电路于侦测充电状的图表。
首先参见图1-图4所示，本实用新型由电源电路1、驱动电路2、脉宽调制PWM电路3、电压控制电路4、电流控制电路5、中控电路6及电压侦测电路7所组成。
电源电路1包括以全波整流器CN1和二极管D9、D8、D1组成的整流电路，以电容器C1构成的滤波器，以稳压IC U1构成的稳压；其可将电源整流、滤波及稳压，以提供适当直流电给各电路使用。
驱动电路2将一变压器CN2的中心抽头作为对电池负极充电的充电负端，且变压器CN2的另外两输出端则分别连接一可控硅SCR1、SCR2的A端，且两可控硅SCR1、SCR2的K端共同连接，再经作为分流器的电阻器R38，即可作为对电池正极充电的充电正端；再者，两可控硅SCR1、SCR2的触发端与三极管Q3的射极连接，而三极管Q3的集极则与电源电路1连接，且该基析则与PWM电路3的输出端连接。
PWM电路3具有一放大器U2A，可藉由电阻器R7、R24的分压作为参考电压，并将电压控制电路4的输出信号放大，以输入比较器U2B作为一直流准位，同时，比较器U2B的另一输入端则输入一基准三角波，而比较器U2B的输出端则与三极管Q3的基极连接；上述基准三角波，藉由两三极管Q1、Q2将全波整流电路的波形反相后，再经电阻器R4及电容器C3充放电，而形成一与市电同步的三角波，如此才能精确控制相位角以便触发可控硅器SCR1、SCR2。
电压控制电路4用来检测电池电压，其由一以运算放大器U2D所构成的充电负端的电压并加以衰减，再输予比较器U2C以与其第十脚的定电压作比较，而该比较值则输出到PWM电路3的放大器U2A输入端，以便将充电器的充电电路的输出电压做一稳定调整。其中，当电池电压越高时，终由运算放大器U2D检测，其输出端第十四脚的准位亦会增高，再经比较器U2C的输入端第九脚反相输入，以与另一输入端第十脚的定电压参考值比较后，即可输出至PWM电路3。
电流控制电路5以由U3C所组成的差动放大器将流过驱动电路2的分流器电阻器R38的电流放大，再经电阻器R11、R13做衰减，才输入比较器U3D与其第十二脚的定电流做比较，且比较器U3D的输出端经由二极管D3再与比较器U2C输出端连接。其中，OP AMP U3C将分流器电阻器R38的电流放大，再输入比较器U3D与定电流做比较，若正常输出电流没有超过定电流时，比较器U3D输出为高电位，则二极管D3的负端一直比正端电压高，故比较器U2C输予放大器U2A的电压不受影响；若该电流超过定电流时，比较器U3D输出为低电位，以致二极管D3的正极电压大于负极而顺向导通，故比较器U2C输给放大器U2A的电压会降低，以改变输出充电电压，而达到定电流功能。其中，比较器U3D第十二脚的一电流由CPU控制，即于该第十二脚并联分压电阻R16、R25、R40且与CPU的第二脚连接，只要改变比较器U3D第十二脚的分压值，即可改变定电流值；请参见图5所示，当CPU第二脚为高电位时(等于输出+5V)，分压电阻则呈R40与R16并联状态，请参见图6所示，当CPU第二脚为低电位时(等于接地)，分压电阻则呈R40与R25并联状态；如此，藉由CPU输出高、低电位并配合分压电阻R16、R25、R40，即可改变比较器U3D第十二脚电压值，以作不同电流值的定电流控制。
中控电路6具有CPU，可配合其内部程序而控制充电运作，并可使充电过程采均充及浮充的两阶段模式；该CPU的输出准可提供定电压予电压控制电路4的比较器U2C第十脚，亦可提供定电流予电流控制电路5的比较器U3D第十二脚；再者，CPU的输出端口RA0与一比较器U3A输出端连接，刚开始充电时，属于均充模式，该比较器U3A会自电压控制电路4的运放U2D输出端取得电池的电压值，以便与一自分压电路由电阻器R37、R32构成取得的参考电压值比较，而当电压电池上升至该参考电压值时，比较器U3A的输出端则为高电位，而CPU会自动计时数小并持续充电，等数小时后，即设定为浮充模式，而降低输予比较器U2C的定电压，以便保持对电池浮充的状态；另外，CPU的输出端口RB4连接一按钮SW1，以便以配合其内部程序而用手动方式选择充电模式为均充或浮充模式，或者选择充电电流值。
电压侦测电路7对电池电压做侦测，以保护充电器的充电电路与电池，其主要藉由一以运放U3B所构成的反相放大器，将所输入的充电负端电压反相放大，若充电电池蓄电量低于约1/4、或充电正负端与充电电池正负担反接、或充电正负端的夹子相互接触形成短路、或充电正负端的夹子自充电电池极性端上脱落等异常现象时，会致使该运放U3B所构成的反相放大器输出端呈低电位，则CPU即会立刻停止充电运作，以保护充电器的充电电路与电池；反之，若充电运作正常且电池亦无异时，该运放U3B的输出端会呈高电位，则CPU会保持正常工作。参见图7所示，其中，上述侦测充电异常的方式，先藉由U3B输入充电正、负端的电池电压，当U3B输出第七脚电压超过预定值(如2V)以上，且维持一稳定准位时，与其连接的CPU第十八脚，会测得一稳定高电位，而判定充电电压正，表示充电夹正确夹固且极性无误，方开始充电；反之，当U3B输出电压低于预定值(2V)或电位不稳定时，CPU会测得低电压或脉波(PULSE)，便立即停止充电；举例而言，于充电中，若将充电夹取下或其意外脱落，则由于SCR元件已驱动有全波电压至U3B输入端，故U3B第七脚会有脉波(PULSE)出现；如此，藉U3B侦测电池输入电压，并输至CPU判定其为高电位、低电位或脉波，以作开始或停止充电的适当处置。
使用时，将充电正负端与电池的正负极连接，以便充电。此时，电压侦测电路7会藉由以U3B所构成的反相放大器，将所输入的充电负端电压反相放大，以便将结果送至CPU，而作为充电前与充电中的安全保护检测。例如，当充电电池蓄电量低于1/4(表示该电池已损坏)、或充电正负端与充龟电池正负极反接、或充电正负端的夹子相互接触形成短路、或充电负端的夹子自充龟电池极性端脱落等异常现象时，U3B构成的反相放大器输出端会呈低电位，则CPU将立刻停止充电运作，且CPU会令输出端口的发光二极管LED1闪烁，以代表异常。
反之，若充电运用正常且电池亦无异时，U3B构成的反相放大器输出端会呈高电位，则CPU会约于5秒内起动充电电压，且令输出端口的发光二极管LED3闪烁，以表示开始充电。
充电时，CPU会令输出端口的发光二极管LED3约每0.5秒慢闪一次，表示进入第一阶段充电模式，即均充模式，则CPU会令输出端口RA2、RB5的其一为高电位，以设定一均充电压输予比较器U2C作为充电压。此时，充电器的充电电路会以高电压对充电电池充电，再逐渐降低充电电压。以12V的充电电池而方，于均充模式刚开始大约会以14.3V对电池充电，再逐渐降低充电电压。
于充电时，比较器U3A会随时自电压控制电路4取得电池的电压值，而当电池电压上升至某一参考电压值时，比较器U3A的输出端会呈高电位，而CPU会自动计时数小时(如2-5小时)后，以进入第二阶段充电模式，即浮充模式。
于浮充模式，CPU的两输出端口RA2、RB5会互换电压，以某定电压对电池保持浮充的状态，此时有充电电压而无电流(以12V的充电电池而言，浮充定电压约为13.5V)，以持续对电池充电而使其保持一定蓄电量，且CPU会令输出端口的发光二极管LED3保持恒亮，表示持续于浮充状态。
另外，使用者亦可藉由按押一与CPU输入端口RB4连接的按钮SW1，以便直接发选择均充或浮充的充电模式，亦可选择充电电流值。例如，若将按钮SW1持续按下约5秒，即可将均充模式变成浮充模式，或将浮充模式变成均充模式，另若仅按压按钮SW1约1秒即放开时，即可选择充电电流值。
权利要求1.一种充电器的充电电路，由电源电路、驱动电路、脉宽调制(PWM)电路、电压控制电路、电流控制电路、中控电路及电压侦测电路所组成电源电路包括经电源整流、滤波及稳压再至电路个部分；驱动电路将一变压器CN2的中心抽头作为充电负端，且变压器CN2的另外两输出端则分别连接可控硅SCR1、SCR2的A端，且两可控硅SCR1、SCR2的K端共同连接，继经分流器至充电正端；两可控硅SCR1、SCR2的触发端与三极管Q3的射极连接，而三极管Q3的集极则与电源电路1连接，且该基极则与PWM电路的输出端连接；PWM电路具有一放大电压的放大器U2A，再接比较器U2B输入端，比较器U2B的另一输入端则输入一基准三角波，而比较器U2B的输出端则与三极管Q3的基极连接；其特征在于电压控制电路中起到衰减作用的的运算放大器U2D接比较器U2C，U2C输出接PWM电路的放大器U2A输入端；电流控制电路的差动放大器U3C接分流器，再通过电阻器R11、R13接比较器U3D相接，比较器U3D的输出端经由二极管D3再与比较器U2C输出端连接，放大器U3B接分流器，输出接比较器U3D；中控电路的CPU电压控制端口接电压控制电路的比较器U2C，电流控制端口电流控制电路之比较器U3D；电压侦测电路包括反相放大器U3B，输入接充电负端、正端，输出接CPU端口。
2.根据权利要求1所述的充电器的充电电路，其特征在于该电流控制电路的比较器U3D输入端通过并联分压电阻R16、R25、R40再接CPU端口。
3.根据权利要求1所述的充电器的充电电路，其特征在于中控电路的CPU输入端口RA0与一比较器U3A输出端连接，U3A的另一输入端接电压控制电路的U2D的输出。
4.根据权利要求1所述的充电器的充电电路，其特征在于中控电路的CPU的输入端口RB4连接一手动方式选择充电模式为均充或浮充模式或者选择充电电流值的按钮SW1。
专利摘要一种充电器的充电电路,由电源电路、驱动电路、脉宽调制(PWM)电路、电压控制电路、电流控制电路、中控电路及电压侦测电路所组成:电压控制电路包括起到衰减作用的运算放大器和比较器,输出接PWM电路的放大器输入端;电流控制电路包括差动放大器、分流器、比较器;中控电路的CPU电压控制端口接电压控制电路的比较器和电流控制端口电流控制电路比较器;电压侦测电路包括反相放大器,输入接充电负端、正端,输出接CPU端口。本实用新型具有操作简单、充电效率高、且具有保护本身电路与电池等优点。
文档编号H02J7/02GK2368210SQ9920127
公开日2000年3月8日 申请日期1999年2月3日 优先权日1999年2月3日
发明者谢文明 申请人:麻联电机股份有限公司