CN2182486Y - 变频型快速充电装置 - Google Patents

Abstract

一种变频型快速充电装置，主回路采用脉冲变频 调宽技术，220V交流电源直接整流滤波。变频调宽 集成电路输出频率40—50kHz、脉宽可调的方波信 号推动功率器件，并经高频变压器隔离，降压，整流后 输出至被充电池。由时基电路和逻辑电路组成充电 脉冲、放电脉冲形成与分配电路，并控制变频调宽电 路。控制电路放电信号经光电偶合器推动电池按设 定规律放电。电池充足检测信号经另一光电偶合器 至控制电路，实现了被充电池与高压电源隔离。

Description

本发明为变频型快速充电装置，主要用于摄象机和中小电台用镍镉电池快速充电。

近十余年来，我国从日本引进大量摄象机，随机配有充电机。如MBAPK－3000AD摄象机配用BC－1WA型充电机，1800KP摄象机配用BC－20CE型充电机等。这些充电机结构紧凑，造型美观，使用方便。但充电时间一般为4小时左右，而且售价很高。摄象工作者经常流动工作于无交流电源场所，充电时间长是一沉重负担，而且国家每年要花费一定外汇，也给维修工作带来一定困难。可以提供的参考文献：

1、BC－1WA型充电机 日本SONY公司产。

2、BC－20CE型充电机 日本SONY公司产。

3、HV－88 QUICK BATTERE CHARGER，美国 MOTORLA公司产。

本发明是根据上述充电机存在缺陷，运用去极化原理、采用开关电源技术设计的一种变频型快速充电装置，与国内外同类产品相比较具有充电时间短（小于1小时）、电池容量大、寿命长、充电效率高、造价低、体积小、重量轻等特点，并且实现了充电过程自动化。

本发明目的在于：

1、提供一种新型镍镉电池快速充电装置，在不影响电池循环寿命和放电容量条件下，大幅度缩短充电时间，以提高工作效率。

2、由于采用了开关电源技术，省去了笨重的工频变压器，使之体积和重量大幅度减少，减轻了工作人员劳动强度，提高了充电设备的机动性。

3、本发明旨在取代进口和国产同类产品，以发展我国快速充电技术，也为国家节约一定外汇。

本发明技术方案：

1、采用充电过程去极化技术和变频调宽开关电源技术（PWM）相结合的总体方案，既大幅度缩短充电时间又大幅度缩小了充电装置的体积和重量。去极化技术是在充电过程中有规律的大电流窄脉冲放电，从而消除电池正负极板上电荷积累和降低电解液浓度梯度，提高电池对充电电流接受能力，实现大电流充电而不损伤电池。达到在不影响电池循环寿命和放电容量前提下大幅度缩短充电时间的目的。采用变频调宽开关电源技术可省去笨重的工频变压器。220V、50HZ交流市电直接整流滤波，经过变频调宽技术形成40－50KHZ的高频信号，经放大后推动高频变压器并降压后二次整流输出充电脉冲电源。而高频变压器仅相当于同功率工频变压器体积重量的四分之一至五分之一，所以大幅度缩小了充电装置的体积和重量。

2、采用电容降压获得辅助电源的技术方案，不用工频变压器即可提供12V直流稳压电源，作为整机控制电路工作电源，成本低，体积小，重量轻，功耗小，电路简单。

3、输出充电电压、充电电流、去极化放电电路均通过光电偶合的方法与控制电路连接。因为本发明控制电路电源由电容偶合降压获得，带有220V电压，不允许直接与充电输出连接，而光电偶合则实现了输出与控制电路的绝缘隔离，确保操作人员安全。

本发明除用于摄象机电池快速充电外，对个别功率元件稍加改动即可适用于中小型电台，野外用仪器仪表用电池快速充电。具有广泛应用价值。

本发明内容详细说明：

说明书附图为本发明电气原理图。

1、电源部分：220V、50HZ交流电源直接经Q1桥式整流，电容C1滤波后作变频调宽（PWM）的直流电源。220V交流电源经电容C13偶合降压，Q2整流，电容C5、C6滤波，稳压管WD2稳压，输出12V直流稳压电源，作为控制电路工作电源。

2、变频调宽电路：集成电路IC1为变频脉宽电路，采用单端变换式电路和国产CW3842集成电路。经Q1整流滤波后的直流高压压电源由电阻R3降压至IC1的第7脚，作为IC1的工作电源。电阻R1，电容C3接IC1的第4脚，组成RC振荡器，形成40～50KHZ的锯齿波脉冲信号，经IC1加工后在第6脚输出频率相同方波，经电阻R5推动功率三极管BG1工作，BG1输出至高频变压器B1的初级n1，B1的次级降压后并经D6、D7全波整流输出脉冲充电电源至被充电池E的正极。变压器B1的另一次级n3经二极管D1整流，电容C4滤波后一方面至IC1的第7脚作为IC1工作电源，另一方面经电位器W1和电阻R4分压反馈至IC1误差大反相输入端第2脚，起到自动调宽作用，从而达到自动稳压目的。关于PWM技术详细说明有关专著均有论述，不再详述。

3、充电放电控制电路：时基电路IC2、电阻R11、R12电容C7等元件组成非对称多谐振荡器，其输出方波占空比约为30：1。IC2的输出经由C9、R13组成的微分电路去触发由时基电路IC3组成的单稳态电路，使其在IC2输出方波的下跳沿开始输出一个放电脉冲，该放电脉冲宽度约为充电脉冲宽度的1／50，即电路参数满足（R11＋R12）·C7＝50R14·C10。放电方波经电阻R15至光电偶合器GD1的输入级GD1－1，其输出级GD1－2和V－MOS管BG2组成射极跟随器，在放电脉冲到来期间，被充电池E对放电电阻R8放电，达到去极化的目的。由于使用了光电偶合器和隔离变压器，使220V高压与充电输出隔离，工作安全可靠。

4、电池充足自动停充电路：由时基电路IC4等元件组成控制双稳态电路，其输出经二极管D3到PWM的禁止门，当IC4输出低电位时，PWM正常工作，当IC4输出高电位时，PWM停振，充电停止。开机时揿按启动按扭NK1，IC4输出低电位，开始充电。当电池充足时，E电压升高，稳压管WD1击穿，并经电阻R7至光电偶合器GD2输入级，使GD2输出低电位，迫使IC4翻转，输出高电位，PWM停振，充电停止，从而达到电池充足自动停充的目的。

5、本发明具体技术方案由电源供给［1］、变频调宽电路［2］、充电放电控制电路［3］、和输出隔离电路［4］组成。电源供给［1］提供PWM高压直流电源和控制电路12V低压供电电源。变频调宽电路［2］产生40～50KHZ脉宽可调的方波，作为PWM高压输出推动信号。充电放电控制电路［3］形成脉冲宽度按设定的比例和时序的充电脉冲和放电脉冲，并推动充电、放电功率电路工作。输出隔离电路［4］将PWM高压输出经变压器隔离并降压、整流、滤波后输出充电直流电源；放电信号经光电偶合器隔离并放大控制被充电池对电阻放电。

本发明与现有技术相比较的优点及积极效果：

1、大幅度缩短了充电时间，对于经常流动工作于无交流电源场所的摄象工作者减轻了由于充电时间长所造成的负担。

2、本发明采用了PWM技术，甩开了工频变压器，大幅度缩小了体积和重量，为摄象工作者带来方便。

3、由于使用了光电偶合器和隔离变压器，使充电电路和高压电路隔离，安全可靠。

4、材料成本仅相当于进口同类产品价格1／15，可为国家节约一定的外汇开支。

5、本发明主要技术指标优于SONY公司，MOTOROLA公司的同类产品，对于提高民族自尊心，发展我国快速充电技术均有一定意义。

本发明实施最佳方案：

1、本发明电路成熟，已经过实验，只要元件良好，接线无误，通电即可工作。

2、所用功率管BG1要求VCER＞1000V，ICM＞3A。

3、IC1外接元件接线尽量短捷，输入输出线不宜平行靠近，以防自激。

Claims (2)

1、一种变频型快速充电装置，它由电源供给[1]、变频调宽电路[2]、充电放电控制电路[3]和输出隔离电路[4]组成，其特征在于：

a、时基电路IC2、电阻R11、R12、电容C7等元件组成多谐振荡器，IC2输出接与非门IC5输入，IC5输出接二极管D2的正极，D2负极接变频调宽电路IC1禁止门；IC2输出同时接微分电容C9一端，C9另一端接二极管D5的负极，D5的正极接由IC3组成的单稳态电路的触发端；

b、时基电路IC3、电阻R14、电容C10等元件组成单稳态电路，IC3输出接电阻R15一端，R15另一端接光电偶合器GD1输入级GD1-1的正极，GD1-1的负极接O，GD1输出级GD1-2发射极接V-MOS管BG2的栅极，GD1-2的集电极接BG2的漏极和放电电阻R8，R8的另一端接被充电池E的正极；

c、稳压管WD1的负极接被充电池E的正极，WD1正极经电阻R7接光电偶合器GD2的输入级GD2-1的正极，GD2-1的负极接被充电池E负极，GD2输出级GD2-2的集电极接电阻R19的一端，R19另一端接VC，GD2-2的集电极接二极管D4负极，D4的正极接主控双稳态IC4的置“1”端，IC4输出接二极管D3正极，D3负极接IC1的禁止端。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征R11：R12＝8－10，（R11＋R12）·C7：R14·C10＝60－80，R8＝E／（1.5－2）C，式中E为被充电池电压，C为被充电池容量。