CN103607016A - 一种无极性自动判断充电电路及充电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无极性自动判断充电电路，所述充电电路包括继电器K1、继电器K2A、三极管Q1、三极管Q2、单片机IC1、光耦IC2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、电容C1、电容C2和电容C3。本发明还提供了一种含有无极性自动判断充电电路的充电器。本发明无极性自动判断充电电路采用光耦反馈，结合单片机来判断电池的极性，可以自动检测有无电池，与电池连接时还能判断其连接的正、负极性，电池无论是正接还是反接均可正常工作；充电电路通过精确的检测、反馈，能有效保护电池和充电器本身，高效节能，使用安全智能，可操作性强。

Description

一种无极性自动判断充电电路及充电器

技术领域

本发明涉及电路技术领域，具体地说，是一种无极性自动判断充电电路及含有该电路的充电器。

背景技术

一般传统的蓄电池充电器输出主要由单个继电器、二极管和MOSFET比较简单的控制电路组成。传统的充电器输出正负极必须连接正确，否则就不能充电或者会损坏充电器，二极管温度高导致损耗较大。该控制电路一上电便会有输出，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，即使使用该种充电电路，可靠性、安全性以及可操作性大大降低，很容易导致短路更不会自动判断充电。因此，急需要一种自动判断充电电路及含有该充电电路的充电器。中国专利文献：申请号201110291199.4，公开日2012年7月11日，公开了一种无极安全充电器电路，它是从电源变压器输出端与两充电电极之间包括两极性识别电路及整流极性转换电路。关于本发明的充电电路及含有该充电电路的充电器，目前还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种无极性自动判断充电电路。该充电电路能自动判断电池的极性，使得蓄电池无论是正接还是反接均可正常工作。

本发明的另一个目的是，提供一种含有无极性自动判断充电电路的充电器。

为实现上述第一个目的，本发明采取的技术方案是：

一种无极性自动判断充电电路，所述充电电路包括继电器K1、继电器K2A、三极管Q1、三极管Q2、单片机IC1、光耦IC2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、电容C1、电容C2和电容C3；

所述电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C2的一端连接单片机IC1的2脚，所述电阻R4的一端连接单片机IC1的1脚，所述电阻R5的一端连接单片机IC1的3脚，所述电阻R6的一端连接单片机IC1的4脚，单片机IC1的5脚连接，单片机IC1的6脚连接+5V电源，电容C2的另一端连接电阻R2的另一端并接地；所述三极管Q1的基极连接电阻R4的另一端，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接继电器K1线圈1脚，所述三极管Q2的基极连接电阻R5的另一端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接继电器K2A线圈8脚；所述光耦IC2中发光二极管的阳极1脚连接电阻R3的一端，光耦IC2中发光二极管的阴极2脚连接二极管D1的阳极，光耦IC2的输出端3脚连接电阻R6的另一端，光耦IC2的4脚连接+5V电源；所述继电器K1线圈2脚连接+12V电源，继电器K1的3脚和4脚连接输入端滤波电容C1的一端，电容C1的另一端接地，继电器K1的5脚连接电阻R1的另一端和继电器K2A的2脚和3脚，继电器K2A线圈7脚连接+12V电源，继电器K2A的1脚和4脚接地，继电器K2A的5脚连接输出端滤波电容C3的一端和二极管D1的阴极，继电器K2A的6脚连接输出端滤波电容C3的另一端和电阻R3的另一端。

进一步地，所述的三极管Q1和三极管Q2为NPN型三极管。

为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

一种含有无极性自动判断充电电路的充电器，包括电压输入端口、电压输出端口和充电电路，所述的充电电路包括继电器K1、继电器K2A、三极管Q1、三极管Q2、单片机IC1、光耦IC2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、电容C1、电容C2和电容C3；

所述电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C2的一端连接单片机IC1的2脚，所述电阻R4的一端连接单片机IC1的1脚，所述电阻R5的一端连接单片机IC1的3脚，所述电阻R6的一端连接单片机IC1的4脚，单片机IC1的5脚连接，单片机IC1的6脚连接+5V电源，电容C2的另一端连接电阻R2的另一端并接地；所述三极管Q1的基极连接电阻R4的另一端，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接继电器K1线圈1脚，所述三极管Q2的基极连接电阻R5的另一端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接继电器K2A线圈8脚；所述光耦IC2中发光二极管的阳极1脚连接电阻R3的一端，光耦IC2中发光二极管的阴极2脚连接二极管D1的阳极，光耦IC2的输出端3脚连接电阻R6的另一端，光耦IC2的4脚连接+5V电源；所述继电器K1线圈2脚连接+12V电源，继电器K1的3脚和4脚连接输入端滤波电容C1的一端，电容C1的另一端接地，继电器K1的5脚连接电阻R1的另一端和继电器K2A的2脚和3脚，继电器K2A线圈7脚连接+12V电源，继电器K2A的1脚和4脚接地，继电器K2A的5脚连接输出端滤波电容C3的一端和二极管D1的阴极，继电器K2A的6脚连接输出端滤波电容C3的另一端和电阻R3的另一端。

进一步地，所述的三极管Q1和三极管Q2为NPN型三极管。

进一步地，所述的充电器还包括接线端子JP1。

进一步地，所述的接线端子JP1的1脚接地，2脚连接+5V电源，3脚连接+12V电源。

本发明优点在于：

1、本发明无极性自动判断充电电路采用光耦反馈，结合单片机来判断电池的极性，可以自动检测有无电池，与电池连接时还能判断其连接的正、负极性，电池无论是正接还是反接均可正常工作；

2、充电电路通过精确的检测、反馈，能有效保护电池和充电器本身，高效节能，使用安全智能，可操作性强。

附图说明

附图1是本发明提供的一种无极性自动判断充电电路的结构框图。

附图2是本发明提供的一种无极性自动判断充电电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

实施例1

请参照图1，图1是无极性自动判断充电电路的结构框图，电池接入后，通过采样反馈电路给单片机信号，单片机内部自动运算判断是否充电或转换极性，单片机发出信号给控制电路，决定是否充电或是否转换输出端两端的极性。

请参照图2，图2是无极性自动判断充电电路的电路原理图。该充电电路包括继电器K1、继电器K2A、三极管Q1、三极管Q2、单片机IC1、光耦IC2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、电容C1、电容C2和电容C3。所述的三极管Q1和三极管Q2优选为NPN型三极管。

电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C2的一端连接单片机IC1的2脚，电阻R4的一端连接单片机IC1的1脚，电阻R5的一端连接单片机IC1的3脚，电阻R6的一端连接单片机IC1的4脚，单片机IC1的5脚连接，单片机IC1的6脚连接+5V电源。电容C2的另一端连接电阻R2的另一端并接地。

三极管Q1的基极连接电阻R4的另一端，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接继电器K1线圈1脚。三极管Q2的基极连接电阻R5的另一端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接继电器K2A线圈8脚。光耦IC2中发光二极管的阳极1脚连接电阻R3的一端，光耦IC2中发光二极管的阴极2脚连接二极管D1的阳极，光耦IC2的输出端3脚连接电阻R6的另一端，光耦IC2的4脚连接+5V电源。

继电器K1线圈2脚连接+12V电源，继电器K1的3脚和4脚连接输入端滤波电容C1的一端，电容C1的另一端接地。电容C1的两端分别连接vin+和vin﹣。继电器K1的5脚连接电阻R1的另一端和继电器K2A的2脚和3脚。继电器K2A线圈7脚连接+12V电源，继电器K2A的1脚和4脚接地，继电器K2A的5脚连接输出端滤波电容C3的一端和二极管D1的阴极，继电器K2A的6脚连接输出端滤波电容C3的另一端和电阻R3的另一端。电容C3的两端分别连接电池两极接入端B1和B2。

本发明充电电路的工作原理：

（1）当B1端接电池正极、B2端接电池负极时

这时继电器K2A处于常闭状态，B1端正电压通过继电器K2A的5脚和3脚通到电阻R1的一端，B2端负电压通过继电器K2A的6脚和4脚接地通到电阻R2的一端，电阻R1与电阻R2是串联关系，两个电阻中间会分得一个电压，该电压通过滤波电容C2使其两端分得了一个干净平滑采样电压信号给单片机IC1的2脚。当单片机IC1的2脚检测到一个信号时，其内部会自动运算是否要给电池充电。

如果需要充电，单片机IC1发出一个控制高电位信号经过电阻R4到三极管Q1的基极，导通三极管Q1，使继电器K1线圈的1脚和2脚有电流流过，继电器K1的3脚和5脚接通，这时vin+电压经过继电器K1的3脚和5脚、继电器K2A的3脚和5脚连接到B1端，即电池的正极。同时B2端，即电池的负极，通过继电器K2A的6脚和4脚接地，满足充电电流回路，给电池充电。

如果不需要充电，单片机IC1发出一个控制高电位信号给三极管Q1，三极管Q1截止继电器K1，使得继电器K1的3脚和5脚不吸合，因此，vin+电压断开，不满足充电条件。

（2）当B1端接电池负极、B2端接电池正极时

这时B1端负电压通过继电器K2A的5脚和3脚通到电阻R1的一端，B2端正电压通过继电器K2A的6脚和4脚接地，由于电池正极接地，电阻R1和电阻R2分不到参考电压，充电条件不满足，暂不启动充电。

另外一路采样电压迅速通过电阻R3流过光耦IC2的1脚，二极管D1使光耦IC2导通。光耦IC2的1脚和2脚有电流流过时，光耦IC2的3脚和4脚会导通，一旦导通4脚+5V电压，通过电阻R6给单片机IC1的4脚传输一个电池极性反接的信号。当单片机IC1的4脚检测到了极性信号时，单片机IC1马上输出转换极性高电位信号通过电阻R5到三极管Q2的基极，使三极管Q2导通。三极管Q2导通后，继电器K2A的7脚和8脚会通过三极管Q2的集电极到接地形成电流回路，产生磁场，使继电器K2A转换接触触点，继电器K2A的5脚和1脚接通，6脚和2脚接通。由于极性转换，B2端正电压通过继电器K2A的6脚和2脚连接到电阻R1一端，B1端负电压通过继电器K2A的5脚和1脚连接到电阻R2一端，电阻R1和电阻R2中间会分得一个采样电压给单片机IC2的2脚，单片机IC2的2脚不停地检测电池充电信号。当充电信号满足时，单片机IC1发出一个控制高电位信号经过电阻R4到三极管Q1的基极，导通三极管Q1，使继电器K1线圈的1脚和2脚有电流流过，继电器K1的3脚和5脚接通，这时vin+电压经过继电器K1的3脚和5脚、继电器K2A的2脚和6脚连接到B2端，即电池的正极。同时B1端，即电池的负极，通过继电器K2A的5脚和1脚接地，满足充电电流回路，给电池充电。

实施例2

一种含有无极性自动判断充电电路的充电器，包括电压输入端口vin+和vin﹣、电压输出端口B1和B2以及充电电路，请参见图1，所述的充电电路如实施例1所述。其中，三极管Q1和三极管Q2优选为NPN型三极管。充电器还包括接线端子JP1，接线端子JP1的1脚接地，2脚连接+5V电源，3脚连接+12V电源。

该充电器在使用过程中可以自动检测有无连接电池，与电池连接时还能判断其连接的正、负极性，电池无论是正接还是反接均可正常工作。通过精确的检测、反馈，能有效保护电池和充电器本身，不会出现短路，高效节能，使用安全智能，可操作性强。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无极性自动判断充电电路，其特征在于，所述充电电路包括继电器K1、继电器K2A、三极管Q1、三极管Q2、单片机IC1、光耦IC2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、电容C1、电容C2和电容C3；

所述电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C2的一端连接单片机IC1的2脚，所述电阻R4的一端连接单片机IC1的1脚，所述电阻R5的一端连接单片机IC1的3脚，所述电阻R6的一端连接单片机IC1的4脚，单片机IC1的5脚连接，单片机IC1的6脚连接+5V电源，电容C2的另一端连接电阻R2的另一端并接地；所述三极管Q1的基极连接电阻R4的另一端，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接继电器K1线圈1脚，所述三极管Q2的基极连接电阻R5的另一端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接继电器K2A线圈8脚；所述光耦IC2中发光二极管的阳极1脚连接电阻R3的一端，光耦IC2中发光二极管的阴极2脚连接二极管D1的阳极，光耦IC2的输出端3脚连接电阻R6的另一端，光耦IC2的4脚连接+5V电源；所述继电器K1线圈2脚连接+12V电源，继电器K1的3脚和4脚连接输入端滤波电容C1的一端，电容C1的另一端接地，继电器K1的5脚连接电阻R1的另一端和继电器K2A的2脚和3脚，继电器K2A线圈7脚连接+12V电源，继电器K2A的1脚和4脚接地，继电器K2A的5脚连接输出端滤波电容C3的一端和二极管D1的阴极，继电器K2A的6脚连接输出端滤波电容C3的另一端和电阻R3的另一端。

2.根据权利要求1所述的无极性自动判断充电电路，其特征在于，所述的三极管Q1和三极管Q2为NPN型三极管。

3.一种含有无极性自动判断充电电路的充电器，包括电压输入端口、电压输出端口和充电电路，其特征在于，所述的充电电路包括继电器K1、继电器K2A、三极管Q1、三极管Q2、单片机IC1、光耦IC2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、电容C1、电容C2和电容C3；

所述电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C2的一端连接单片机IC1的2脚，所述电阻R4的一端连接单片机IC1的1脚，所述电阻R5的一端连接单片机IC1的3脚，所述电阻R6的一端连接单片机IC1的4脚，单片机IC1的5脚连接，单片机IC1的6脚连接+5V电源，电容C2的另一端连接电阻R2的另一端并接地；所述三极管Q1的基极连接电阻R4的另一端，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接继电器K1线圈1脚，所述三极管Q2的基极连接电阻R5的另一端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接继电器K2A线圈8脚；所述光耦IC2中发光二极管的阳极1脚连接电阻R3的一端，光耦IC2中发光二极管的阴极2脚连接二极管D1的阳极，光耦IC2的输出端3脚连接电阻R6的另一端，光耦IC2的4脚连接+5V电源；所述继电器K1线圈2脚连接+12V电源，继电器K1的3脚和4脚连接输入端滤波电容C1的一端，电容C1的另一端接地，继电器K1的5脚连接电阻R1的另一端和继电器K2A的2脚和3脚，继电器K2A线圈7脚连接+12V电源，继电器K2A的1脚和4脚接地，继电器K2A的5脚连接输出端滤波电容C3的一端和二极管D1的阴极，继电器K2A的6脚连接输出端滤波电容C3的另一端和电阻R3的另一端。

4.根据权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述的三极管Q1和三极管Q2为NPN型三极管。

5.根据权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述的充电器还包括接线端子JP1。

6.根据权利要求5所述的充电器，其特征在于，所述的接线端子JP1的1脚接地，2脚连接+5V电源，3脚连接+12V电源。

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