CN100376068C - 智能化高频蓄电池充电器 - Google Patents

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Abstract

一种智能化高频蓄电池充电器，包含单片机控制电路、分别电路连接所述单片机控制电路的充电控制电路和检测电路；所述的单片机控制电路包含单片机，还包含分别电路连接所述单片机的辅助电源电路和按键显示电路；所述的充电控制电路包含电路连接的脉冲宽度调制电路、驱动电路、整流滤波电路和输出控制电路，还包含电流采样电路；所述的检测电路包含电路连接的电池检测电路、反接检测电路、电池电压检测电路和自动极电路；本发明提供的一种智能化高频蓄电池充电器，与蓄电池连接时可以自动检测有无电池，判断并调整电池极性，采用“间歇式”电池电压采样，可以确保电池不会过充或充不满，高效节能，使用方便安全，可操作性强。

Description

智能化高频蓄电池充电器
技术领域
本发明涉及一种蓄电池充电器，尤其涉及一种智能化高频蓄电池充电器。
背景技术
一般的蓄电池充电器主要由工频变压器和比较简单的控制电路组成。工频变压器的体积和重量比较大，而且充电过程比较缓慢，充电方式单一。该电路一上电便会有输出，而且控制电路对蓄电池电压进行实时检测比较，然后根据设定的电压值转入不同的充电阶段，当检测到电池已充满则进入浮充充电。
当该种充电器与蓄电池连接时，必须先连接蓄电池之后才可以启动充电器，若先启动充电器后再连接蓄电池会产生火花，同时要仔细检查蓄电池的极性是否接反，并且容易产生充不满或过充现象。这就使得该种充电器的可靠性和安全性以及可操作性大大降低了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能化高频蓄电池充电器。采用高频技术，并结合单片机。其与蓄电池连接时可以自动检测有无电池，同时判断电池极性，令电池无论是正接还是反接均可正常工作，并且根据蓄电池充电时的电压上升特性，采用“ 间歇式”电池电压采样，可以确保电池不会过充或充不满。本发明高效节能，使用方便安全，可操作性强。
为了达到上述目的，本发明提供了一种智能化高频蓄电池充电器，包含单片机控制电路、分别电路连接所述单片机控制电路的充电控制电路和检测电路；
所述的单片机控制电路包含单片机，还包含分别电路连接所述单片机的辅助电源电路和按键显示电路；
所述的单片机控制整个智能化高频蓄电池充电器的工作；
所述的辅助电源电路在本发明提供的充电器被提供电源后，通过辅助变压器产生所需的辅助电源；
所述的按键显示电路包含电路连接的若干按键和若干显示灯，指示整个蓄电池充电器的工作状态；
所述的充电控制电路包含脉冲宽度调制电路、驱动电路、整流滤波电路和输出控制电路，还包含电流采样电路；
所述的脉冲宽度调制电路，其输入端电路连接所述的单片机的输出端；所述的驱动电路，其输入端电路连接所述的脉冲宽度调制电路的输出端；所述的整流滤波电路，其输入端电路连接所述的驱动电路的输出端；所述的输出控制电路，其输入端电路连接所述的整流滤波电路和单片机的输出端，其输出端电路连接所述的脉冲宽度调制电路和蓄电池；所述的电流采样电路，通过电流采样变压器取得电流值，其分别电路连接所述的脉冲宽度调制电路和单片机；
所述的脉冲宽度调制电路包含脉冲宽度调制芯片和***电路；该***电路连接所述的脉冲宽度调制芯片；
进一步，所述的脉冲宽度调制电路还包含限流保护电路，该限流保护电路连接所述电流采样电路和驱动电路；
所述的驱动电路包含依次电路连接的若干驱动变压器、驱动逻辑电路以及若干功率开关管；
进一步，所述的充电控制电路还包含温度检测电路和蓄电池放电电路；所述的温度检测电路连接所述单片机；所述的蓄电池放电电路分别电路连接所述的单片机和蓄电池；
所述的检测电路包含电池检测电路、反接检测电路和电池电压检测电路，还包含自动极电路；所述的电池检测电路的输入端电路连接所述的蓄电池，该电池检测电路的输出端电路连接所述的单片机；所述的反接检测电路的输入端电路连接所述的蓄电池，该反接检测电路的输出端电路连接所述的单片机；所述的电池电压检测电路的输入端电路连接所述的蓄电池，该电池电压检测电路的输出端电路连接所述的单片机；所述的自动极电路的输入端电路连接所述的单片机，该自动极电路的输出端电路连接所述的蓄电池；
当本发明提供的一种智能化高频蓄电池充电器被提供电源后，按键显示电路上的电源指示灯亮，辅助电源电路通过辅助变压器产生所需的辅助电源；
电池检测电路检测是否有蓄电池连接，若有蓄电池，该电池检测电路检测时会产生一个高信号传给单片机，若无蓄电池，该电池检测电路检测时会产生一个低信号传给单片机；若无蓄电池连接，单片机则给输出控制电路一个低信号，此时按键显示电路上的按键无效，程序不运行，充电器没有输出，若已连接蓄电池，反接检测电路将检测蓄电池极性连接是否正确，并将结果以高电平信号或低电平信号的形式发送给单片机，若蓄电池极性反接，则单片机控制自动极电路使蓄电池极性连接正确，只有蓄电池极性正确连接后，才可以通过按键显示电路上的按键选择充电电流的大小，此时电池电压检测电路对接入的蓄电池端电压进行检测，并将这个电压进行转换后传给单片机，单片机将这个量和欲设值U1、U2、U3进行比较，判断进入哪种充电阶段：如果检测到的电压值U小于U1，则进入恢复式充电，即以1/4恒流电流充电；如果U1<U<U2时，进入恒流阶段；如果U2<U<U3时，进入恒压阶段；如果U3<U时，以很小的电流进行充电，此时蓄电池电压上升很慢，进入浮充阶段；
单片机提供正确的控制电压和脉冲宽度调制电流控制信号，给脉冲宽度调制电路，脉冲宽度调制电路经过比较，输出两组脉冲驱动信号，该脉冲驱动信号通过驱动变压器给驱动逻辑电路，从而驱动功率开关管；同时，当驱动逻辑电路被驱动信号驱动后，由于会有相当大的电流流过，所以设置有限流保护电路进行限流保护，该限流保护电路是由单片机的脉冲宽度调制控制实现的；整流滤波电路对电流信号进行整流滤波，得到较好的电流信号；通过电流采样电路的采样，得到的电流信号经过放大运算后，输出给脉冲宽度调制电路和单片机，单片机输出对应的脉冲宽度波形，如果单片机检测得到此时电流低于额定电流，则单片机正确调节控制电压的输出，使该电流值保持在规定范围内；如果单片机检测得到此时电流高于额定电流时，单片机也会正确调节控制电压的输出，改变脉冲宽度调制电路的脉冲驱动信号，通过控制占空比(所述的占空比，是指单位周期内高电平所占有的比例)来控制驱动逻辑电路中功率开关管的导通时间；
当单片机程序中的定时器T1到达所规定的时间时，单片机输出控制信号停止脉冲宽度调制电路的输出，关闭所有功率开关管，使整个电路没有输出，同时单片机输出控制信号使蓄电池与蓄电池放电电路接通，对蓄电池进行短暂的放电，当到达设置的放电时间T2时，单片机输出控制信号断开蓄电池与蓄电池放电电路的连接，同时电池电压检测电路对蓄电池的端电压进行检测，并经过A/D(模拟/数字)转换后传给单片机，单片机将电压检测值与预设值进行比较，判断充电阶段，继续充电；
本发明提供的智能化高频充电器在正常充电过程中，每隔一定时间就会停止充电，在停止充电期间会将蓄电池与蓄电池放电电路连接，进行短暂的放电，同时电池电压检测电路对蓄电池的端电压进行检测，并经过A/D转换后传给单片机，当放电时间结束时，单片机将电池电压检测电路最后一次发送的检测值与预设值进行比较，判断充电阶段，继续充电，经过同样的时间后，重复上述动作，直到电池充满后，充电器会自动停止运行，充电过程结束；
在充电过程中，如果温度检测电路检测到温度达到或超过保护温度界限，则温度检测电路向单片机提供一个电平信号，单片机接到信号后，发出控制信号关闭脉冲宽度调制电路，使得脉冲宽度调制电路没有脉冲驱动信号输出，功率开关管停止工作，整个电路没有输出，停止充电；当再次按下按键显示电路上的“开始/停止”按键时，温度检测电路将再次对温度进行检测，如果温度低于保护温度界限，电池电压检测电路把检测到的蓄电池端电压经过A/D转换后传给单片机，单片机将电压检测值与预设值进行比较，判断充电阶段，继续充电。
本发明提供的一种智能化高频蓄电池充电器，采用高频技术，结合单片机。其与蓄电池连接时可以自动检测有无电池，同时判断电池极性连接是否正确，若不正确，则进行调节，令电路可以正常工作，在没有电池或电池反接时，电路没有输出。只有在满足以上两个条件并且按下开始按钮才会提供正确的输出。根据蓄电池充电时的电压上升特性，本发明采用“间歇式”电池电压采样，可以确保电池不会过充或充不满。本发明高效节能，使用方便安全，可操作性强，适用于不同容量的蓄电池。
附图说明
图1是本发明提供的一种智能化高频蓄电池充电器的电路结构原理图。
具体实施方式
以下根据图1，具体说明本发明的一种较佳实施方式：
如图1所示，本发明提供了一种智能化高频蓄电池充电器，包含单片机控制电路、分别电路连接所述单片机控制电路的充电控制电路和检测电路；
所述的单片机控制电路包含单片机1011，还包含分别电路连接所述单片机1011的辅助电源电路1012和按键显示电路1013；
所述的单片机1011控制整个智能化高频蓄电池充电器的工作；
所述的辅助电源电路1012在本发明提供的充电器被提供电源后，通过辅助变压器产生所需的辅助电源；
所述的按键显示电路1013包含电路连接的若干按键和若干显示灯，指示整个蓄电池充电器的工作状态；
所述的充电控制电路包含脉冲宽度调制电路1021、驱动电路1022、整流滤波电路1023和输出控制电路1024，还包含电流采样电路1025；
所述的脉冲宽度调制电路1021，其输入端电路连接所述的单片机1011的输出端；所述的驱动电路1022，其输入端电路连接所述的脉冲宽度调制电路1021的输出端；所述的整流滤波电路1023，其输入端电路连接所述的驱动电路1022的输出端；所述的输出控制电路1024，其输入端电路连接所述的整流滤波电路1023和单片机1011的输出端，其输出端电路连接所述的脉冲宽度调制电路1021和蓄电池100；所述的电流采样电路1025分别电路连接所述的脉冲宽度调制电路1021和单片机1011；
所述的脉冲宽度调制电路1021包含脉冲宽度调制芯片和***电路；该***电路连接所述的脉冲宽度调制芯片；
进一步，所述的脉冲宽度调制电路1021还包含限流保护电路，该限流保护电路连接所述电流采样电路1025和驱动电路1022；
所述的驱动电路1022包含依次电路连接的若干驱动变压器、驱动逻辑电路以及若干功率开关管；
进一步，所述的充电控制电路还包含温度检测电路1026和蓄电池放电电路1027；所述的温度检测电路1026连接所述单片机1011；所述的蓄电池放电电路1027分别电路连接所述的单片机1011和蓄电池100；
所述的检测电路包含电池检测电路1031、反接检测电路1032和电池电压检测电路1033，还包含自动极电路1034；所述的电池检测电路1031的输入端电路连接所述的蓄电池100，该电池检测电路1031的输出端电路连接所述的单片机1011；所述的反接检测电路1032的输入端电路连接所述的蓄电池100；所述的电池电压检测电路1033的输入端电路连接所述的蓄电池100，该电池电压检测电路1033的输出端电路连接所述的单片机1011；所述的自动极电路1034的输入端电路连接所述的单片机1011，该自动极电路1034的输出端电路连接所述的蓄电池100；
当本发明提供的一种智能化高频蓄电池充电器被提供电源后，按键显示电路1013上的电源指示灯亮，辅助电源电路1012通过辅助变压器产生所需的辅助电源；
电池检测电路1031检测是否有蓄电池100连接，若有蓄电池100，该电池检测电路1031检测时会产生一个高信号传给单片机1011，若无蓄电池100，该电池检测电路1031检测时会产生一个低信号传给单片机1011；若无蓄电池100连接，单片机1011则给输出控制电路1024一个低信号，此时按键显示电路1013上的按键无效，程序不运行，充电器没有输出，若已连接蓄电池100，反接检测电路1032将检测蓄电池100极性连接是否正确，并将结果以高电平信号或低电平信号的形式发送给单片机1011，若蓄电池100极性反接，则单片机1011控制自动极电路1034使蓄电池100极性连接正确，只有蓄电池100极性正确连接后，才可以通过按键显示电路1013上的按键选择充电电流的大小，此时电池电压检测电路1033对接入的蓄电池100端电压进行检测，并将这个电压进行转换后传给单片机1011，单片机1011将这个量和欲设值U1、U2、U3进行比较，判断进入哪种充电阶段：如果检测到的电压值U小于U1，则进入恢复式充电，即以1/4恒流电流充电；如果U1<U<U2时，进入恒流阶段；如果U2<U<U3时，进入恒压阶段；如果U3<U时，以很小的电流进行充电，此时蓄电池100电压上升很慢，进入浮充阶段；
单片机1011提供正确的控制电压和脉冲宽度调制电流控制信号，给脉冲宽度调制电路1021，脉冲宽度调制电路1021经过比较，输出两组脉冲驱动信号给驱动电路1022，该脉冲驱动信号通过驱动变压器给驱动逻辑电路，从而驱动功率开关管；同时，当驱动逻辑电路被驱动信号驱动后，由于会有相当大的电流流过，所以设置有限流保护电路进行限流保护，该限流保护电路是由单片机1011的脉冲宽度调制控制实现的；整流滤波电路1023对电流信号进行整流滤波，得到较好的电流信号；通过电流采样电路1025的采样，得到的电流信号经过放大运算后，输出给脉冲宽度调制电路1021和单片机1011，单片机1011输出对应的脉冲宽度波形，如果单片机1011检测得到此时电流低于额定电流，则单片机1011正确调节控制电压的输出，使该电流值保持在规定范围内；如果单片机1011检测得到此时电流高于额定电流时，单片机1011也会正确调节控制电压的输出，改变脉冲宽度调制电路1021的脉冲驱动信号，通过控制占空比(所述的占空比，是指单位周期内高电平所占有的比例)来控制驱动逻辑电路中功率开关管的导通时间；
当单片机1011程序中的定时器T1到达所规定的时间t1时，单片机1011输出控制信号停止脉冲宽度调制电路1021的输出，关闭所有功率开关管，使整个电路没有输出，同时单片机1011输出控制信号使蓄电池100与蓄电池放电电路1027接通，对蓄电池100进行短暂的放电，当到达设置的放电时间t2时，单片机1011输出控制信号断开蓄电池100与蓄电池放电电路1027的连接，同时电池电压检测电路1033对蓄电池100的端电压进行检测，并经过A/D(模拟/数字)转换后传给单片机1011，单片机1011将电压检测值与预设值进行比较，判断充电阶段，继续充电；
本发明提供的智能化高频充电器在正常充电过程中，每隔一定时间就会停止充电，在停止充电期间会将蓄电池100与蓄电池放电电路1027连接，进行短暂的放电，同时电池电压检测电路1033对蓄电池100的端电压进行检测，并经过A/D转换后传给单片机1011，当放电时间结束时，单片机1011将电池电压检测电路1027最后一次发送的检测值与预设值进行比较，判断充电阶段，继续充电，经过同样的时间后，重复上述动作，直到电池充满后，充电器会自动停止运行，充电过程结束；
在充电过程中，如果温度检测电路1026检测到温度达到或超过保护温度界限，则温度检测电路1026向单片机1011提供一个电平信号，单片机1011接到信号后，发出控制信号关闭脉冲宽度调制电路1021，使得脉冲宽度调制电路1021没有脉冲驱动信号输出，功率开关管停止工作，整个电路没有输出，停止充电；当再次按下按键显示电路1013上的“开始/停止”按键时，温度检测电路1026将再次对温度进行检测，如果温度低于保护温度界限，电池电压检测电路1033把检测到的蓄电池100端电压经过A/D转换后传给单片机1011，单片机1011将电压检测值与预设值进行比较，判断充电阶段，继续充电。
本发明提供的一种智能化高频蓄电池充电器，采用高频技术，结合单片机。其与蓄电池连接时可以自动检测有无电池，同时判断电池极性连接是否正确，若不正确，则进行调节，令电路可以正常工作，在没有电池或电池反接时，电路没有输出。只有在满足以上两个条件并且按下开始按钮才会提供正确的输出。根据蓄电池充电时的电压上升特性，本发明采用“间歇式”电池电压采样，可以确保电池不会过充或充不满。本发明高效节能，使用方便安全，可操作性强，适用于不同容量的蓄电池。

Claims (7)

1.一种智能化高频蓄电池充电器，其特征在于，包含单片机控制电路、分别电路连接所述单片机控制电路的充电控制电路和检测电路；
所述的单片机控制电路包含单片机(1011)，还包含分别电路连接所述单片机(1011)的辅助电源电路(1012)和按键显示电路(1013)；
所述的充电控制电路包含脉冲宽度调制电路(1021)、驱动电路(1022)、整流滤波电路(1023)和输出控制电路(1024)，还包含电流采样电路(1025)；
所述的脉冲宽度调制电路(1021)，其输入端电路连接所述的单片机(1011)的输出端；
所述的驱动电路(1022)，其输入端电路连接所述的脉冲宽度调制电路(1021)的输出端；
所述的整流滤波电路(1023)，其输入端电路连接所述的驱动电路(1022)的输出端；
所述的输出控制电路(1024)，其输入端电路连接所述的整流滤波电路(1023)和单片机(1011)的输出端，其输出端电路连接所述的脉冲宽度调制电路(1021)和蓄电池(100)；
所述的电流采样电路(1025)，其输入端电路连接蓄电池(100)，其输出端分别电路连接所述的脉冲宽度调制电路(1021)和单片机(1011)；
所述的检测电路包含电池存在检测电路(1031)、反接检测电路(1032)、电池电压检测电路(1033)和自动极电路(1034)；
所述的电池存在检测电路(1031)的输入端电路连接所述的蓄电池(100)，该电池存在检测电路(1031)的输出端电路连接所述的单片机(1011)；
所述的反接检测电路(1032)的输入端电路连接所述的蓄电池(100)；
所述的电池电压检测电路(1033)的输入端电路连接所述的蓄电池(100)，该电池电压检测电路(1033)的输出端电路连接所述的单片机(1011)；
所述的自动极电路(1034)的输入端电路连接所述的单片机(1011)，该自动极电路(1034)的输出端电路连接所述的蓄电池(100)，若蓄电池(100)极性反接，则单片机(1011)控制自动极电路(1034)使蓄电池(100)极性连接正确。
2.如权利要求1所述的一种智能化高频蓄电池充电器，其特征在于，所述的按键显示电路(1013)包含电路连接的若干按键和若干显示灯，指示整个蓄电池充电器的工作状态。
3.如权利要求1所述的一种智能化高频蓄电池充电器，其特征在于，所述的脉冲宽度调制电路(1021)包含脉冲宽度调制芯片和***电路；该***电路连接所述的脉冲宽度调制芯片。
4.如权利要求3所述的一种智能化高频蓄电池充电器，其特征在于，所述的脉冲宽度调制电路(1021)还包含限流保护电路，该限流保护电路连接所述电流采样电路(1025)和驱动电路(1022)。
5.如权利要求1所述的一种智能化高频蓄电池充电器，其特征在于，所述的驱动电路(1022)包含依次电路连接的若干驱动变压器、驱动逻辑电路以及若干功率开关管。
6.如权利要求1所述的一种智能化高频蓄电池充电器，其特征在于，所述的充电控制电路还包含温度检测电路(1026)；
所述的温度检测电路(1026)连接所述单片机(1011)。
7.如权利要求1所述的一种智能化高频蓄电池充电器，其特征在于，所述的充电控制电路还包含蓄电池放电电路(1027)；
所述的蓄电池放电电路(1027)分别电路连接所述的单片机(1011)和蓄电池(100)。
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