專利名稱：充電式電動工具電池組快速充電器的制作方法
技術領域：
本實用新型充電式電動工具電池組快速充電器涉及的是一種充電式電動工具用電池組快速充電裝置。
充電式電動工具電池組快速充電器是采取以下方案實現的充電式電動工具電池組快速充電器結構具有充電器外殼，充電器外殼上設置有長形散熱孔，充電器連接有電源線，充電器外殼內裝置有電子線路板，電子線路板上有電子線路及電子元器件。電子線路包括電源供電整流部分、高頻開關電源控制部分、高頻變壓器及輸出整流濾波部分、輸出電壓電流控制部分、信號反饋部分、充電控制部分。
電源供電整流部分包括保險絲FUSE、電阻R1、R2、R3、電容C1、C5-1、C5-2濾波器L、整流組件DN1～4。
高頻開關電源控制部分由啟動電源電路、保護電路、開關電路、高頻控制電路組成。啟動電源電路包括電容C、電阻R4、二極管D3、高頻變壓器繞組線圈N2。開關電路包括MOS場效應管Q1、電阻R9、R10、高頻變壓器繞組N1。保護電路包括二極管D2、電容C6、C10、電阻R5、R12、R9。高頻控制電路包括專用開關集成電路IC1、電阻R14、R15、R16、R17、電容C7、C9。
高頻變壓器及輸出整流濾波部分包括高頻變壓器T、二極管D4、電容C15，高頻變壓器T繞制有繞組N1、N2、N3。
輸出電壓電流控制部分包括運算放大器IC3、三端穩壓管Q1、二極管D5、D7、電阻R19、R20、R22、R23、R25、R27、R31、R32、電池組插座BAT。
信號反饋部分包括光電耦合器IC4、電阻R33、R15、R14。
充電控制部分包括單片機IC2、二極管D9、D10、電阻R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、熱敏電阻RM、電容C17。
充電式電動工具電池組快速充電器優點要實現鎳鎘電池的快速充電，必須解決因快速充電電池內部產生的極化效應和晶片效應，即克服電池內部產生的抵抗因素。另外既要能充滿電還要解決過充問題，即當充滿后應及時切斷電源。
充電式電動工具電池組快速充電器是一種專門設計開發的15min～30min快速充電器，性能優良、保護措施齊全，使用方便、適用、安全，能有效地解決了上述難題，對電源電壓適應范圍較寬輸入電壓在100V～120V、220V～240V 50/60HZ均能正常工作，適用于與充電式電動工具配套的各種規格的鎳氫或鎳鎘電池組(7.2V-24V十一種規格)。
電路工作原理如下(1)電源部分采用了開關電源結構，由安全隔離變壓器將高壓端和低壓端隔離開，解決了安全問題，拋棄了傳統的體積笨重、損耗大、效率低的鐵芯變壓器。變壓器初級側采用了專用智能功率開關調整器，具有過壓、過流和過熱等保護功能，通過使用高頻率和占空比的調整，解決了高低壓端的能源傳遞和信號反饋問題。
(2)充電部分充電部分采用一只高性能的專用充電單片機集成電路，采用編程智能控制電池的充電。
(3)充電過程在充電回路內串有一只電流取樣電阻，自動將回路內的電流變化情況送至單片機內，由該芯片對取樣數據進行處理，控制電源工作，及時消除因快速充電引起的電池內部產生的極化效應和晶片效應，使得快速充電順利進行，大大延長了快速充電狀態下電池的使用壽命，采用編程方法自動檢測電池的電量，及時切斷電源。
圖1是充電式電動工具電池組快速充電器示意圖。
圖2是充電式電動工具電池組快速充電器電子線路原理圖。
參照附圖2，充電式電動工具電池組快速充電器電子線路由以下六個部分組成電源供電整流部分、高頻開關電源控制部分、高頻變壓器及輸出整流濾波部分、輸出電壓電流控制部分、信號反饋部分、充電控制部分。
電源供電整流部分由保險絲FUSE，電阻R1、R2、R3，電容C1、C5-1、C5-2，濾波器L，整流組件DN1～4組成。市電經電源線到VAC1、VAC2，VAC1腳與FUSE相連，經R3連L的1腳，L的4腳連DN1～4的2腳，DN1～4的3腳與C5-1的+連接，VAC2腳與L的2腳連，L的3腳與DN1～4的4腳連，DN1～4的1腳連C5-2的—腳，C5-1的—與C5-2的+連接，連接點與DN1～4的4相連，(當市電小于150V，按前述連接，當市電大于150V，斷開a、b兩點，將C5-2的+、-極用導線短接)，C1與L的1、2腳并聯，R1與L的1、2腳并聯，R2與L的3、4腳并聯。
DN1～4為整流組件，1、3為整流輸出端，1為高壓端電源負極(以下簡稱高負)，3為高壓端電源正極(以下簡稱高正)，2、4為整流輸入端。
高頻開關電源控制部分由啟動電源電路、保護電路、開關電路、高頻控制電路組成。
(a)啟動電源電路由電容C、電阻R4、二極管D3、高頻變壓器繞組線圈N2組成，電阻R4一端連整流組件DN1～4的3腳，另一端連C的+，電容C的—與DN1～4的1腳相連，C的+極與二極管D3連，D3的另一端與高頻變壓器T的繞組N2的3腳相連，N2的4腳連DN1～4的1腳。
(b)開關電路由高頻變壓器T的繞組N1、MOS場效應管Q1、電阻R9、R10組成，MOS場效應管Q1的D極連N1的2腳，N1的1腳連C5-1的+極，Q1的S極連R9后到高負(見電源供電整流部分)Q1的G極連R10到專用開關集成電路IC1的6腳。
(c)保護電路由二極管D2、電容C6、C10、電阻R5、R12、R9組成，電容C6一端連高正(見電源供電整流部分)，另一端連二極管D2后到高頻變壓器T的繞組N1的2腳，R5與C6并聯，R12一端與IC1的3腳連接，另一端連MOS場效應管Q1的S極，C10一端連專用開關集成電路IC1的3腳，另一端連高負。
(d)高頻控制電路由專用開關集成電路IC1、電阻R14、R15、R16、R17、電容C7、C9組成，電阻R17并聯到專用開關集成電路IC1的1腳與2腳，C7并聯到專用開關集成電路IC1的1腳與2腳，R16并聯到專用開關集成電路IC1的8腳與4腳，C9并聯到專用開關集成電路IC1的5腳與4腳，專用開關集成電路IC1的2腳連R15后再串聯R14后到高負，其7腳連C+極，5腳連高負，6腳連R10后到MOS場效應管Q1的G極。
高頻變壓器及輸出整流濾波部分由高頻變壓器T的繞組N1、N2、N3、二極管D4、電容C1 5組成，高頻變壓器T的繞組N1的1腳連高正，2腳連MOS場效應管Q1的D極，高頻變壓器T的繞組N2的3腳連D3至C+，4腳連高負，高頻變壓器T的繞組N3的6腳連D4后到A，N3的5腳連GND接地，C15+連A，C15-連GND。(C15+A極下面簡稱低正，C15-極GND下面簡稱低負)。
輸出電壓電流控制部分由運算放大器IC3、三端穩壓管Q4、二極管D5、D7、電阻R19、R20、R22、R23、R25、R27、R31、R32、電池組插座BAT組成，三端穩壓管Q4的1連A(低正)，2連GND，3連Q4-3，電池組插座BAT的+極連A(低正)，-極連R31后到GND(低負)。運算放大器IC3的5腳連R19后到A(低正)，連R20后到GND(低負)，6腳連R23后到A(低正)，連D7后到GND(低負)，7腳連D5后到IC3的2腳，IC3的1腳連IC4的2腳，IC3的2腳連R27后到BAT的B點(-極)，IC3的3腳連R32后到GND，連R25后再串聯R22后到Q4-3，IC3的8腳連A(低正)，4腳連GND(低負)。
信號反饋部分由光電耦合器IC4、電阻R33、R15、R14組成，光電耦合器IC4的1腳連R33到A，2腳連IC3的1腳，IC3的3腳連R14后到高負，連R15后到專用開關集成電路IC1的2腳，4腳到C+極。
充電控制部分由單片機IC2，二極管D9、D10，電阻R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、熱敏電阻RM，電容C17組成。單片機IC2的1腳連Q4-3，3腳連R40后到GND，4腳連GND，5腳連GND，6腳連C17后到GND，8腳連R39后到B，9腳連R37后到A，連R38后到GND，10腳連RM后到B，連R36后到Q4-3，13腳連D10后到GND，14腳連D9后到GND，15腳連R34后到E，16腳連GND。
主要元器件型號N1、N2、N3為高頻變壓器T的三個繞組，Q1為MOS場效應管如3N80、4N60、4N80、5N60、5N80、6N60、6N80、7N60、7N80等。D4為快恢復二極管60、1620CT、1660CT等，IC3型號為運算放大器58、324等，IC4為光耦合器如817、615。原理圖中FUSE表示電流保險絲如2A、3A、4A、5A，VAC1、VAC2表示100-120V、220-240V 50/60HZ交流電源輸入連接點，GND表示輸出端接地(負極)，BAT表示電池符號，IC1表示專用開關集成電路如7524、SG3525、3840～5、JM83、1864。IC2表示專用單片機集成電路如PIC16C711、ST6200～1、EM78P458/459。
權利要求1.一種充電式電動工具電池組快速充電器，具有充電器外殼，充電器連接有電源線，充電器外殼內裝置有電子線路板，電子線路板上有電子元器件，電子線路有電源供電整流部分包括、電容、濾波器整流組件，其特征是電子線路還具有高頻開關電源控制部分，高頻變壓器及輸出整流濾波部分，輸出電壓電流控制部分，信號反饋部分，充電控制部分；高頻開關電源控制部分由啟動電源電路、保護電路、開關電路、高頻控制電路組成，(a)啟動電源電路包括電容C、電阻R4、二極管D3、高頻變壓器繞組線圈N2，電阻R4一端連整流組件DN1～4的3腳，另一端連C的+，電容C的-與DN1～4的1腳相連，C的+極與二極管D3連，D3的另一端與高頻變壓器T的繞組N2的3腳相連，N2的4腳連DN1～4的1腳，(b)開關電路包括MOS場效應管Q1、電阻R9、R10、高頻變壓器繞組N1，MOS場效應管Q1的D極連N1的2腳，N1的1腳連C5-1的+極，Q1的S極連R9后到高負，Q1的G極連R10到專用開關集成電路IC1的6腳，(c)保護電路包括二極管D2、電容C6、C10、電阻R5、R12、R9，電容C6一端連高正，另一端連二極管D2后到高頻變壓器T的繞組N1的2腳，R5與C6并聯，R12一端與IC1的3腳連接，另一端連MOS場效應管Q1的S極，C10一端連專用開關集成電路IC1的3腳，另一端連高負，(d)高頻控制電路包括專用開關集成電路IC1、電阻R14、R15、R16、R17、電容C7、C9，電阻R17并聯到專用開關集成電路IC1的1腳與2腳，C7并聯到專用開關集成電路IC1的1腳與2腳，R16并聯到專用開關集成電路IC1的8腳與4腳，C9并聯到專用開關集成電路IC1的5腳與4腳，專用開關集成電路IC1的2腳連R15后再串聯R14后到高負，其7腳連C+極，5腳連高負，6腳連R10后到MOS場效應管Q1的G極；高頻變壓器及輸出整流濾波部分包括高頻變壓器T、三極管D4、電容C15，高頻變壓器T繞制有繞組N1、N2、N3，高頻變壓器T的繞組N1的1腳連高正，2腳連MOS場效應管Q1的D極，高頻變壓器T的繞組N2的3腳連D3至C+，4腳連高負，高頻變壓器T的繞組N3的6腳連D4后到A，N3的5腳連GND低負，C15+連A，C15-連GND低負；輸出電壓電流控制部分包括運算放大器IC3、三端穩壓管Q4、二極管D5、D7、電阻R19、R20、R22、R23、R25、R27、R31、R32、電池組插座BAT，三端穩壓管Q4的1連A低正，2連GND，3連Q4-3，電池組插座BAT的+極連A低正，-極連R31后到GND低負，運算放大器IC3的5腳連R19后到A低正，連R20后到GND低負，6腳連R23后到A低正，連D7后到GND低負，7腳連D5后到IC3的2腳，IC3的1腳連IC4的2腳，IC3的2腳連R27后到電池組插座BAT的B點-極，IC3的3腳連R32后到GND低負，連R25后再串聯R22后到Q4-3，IC3的8腳連A低正，4腳連GND低負；信號反饋部分包括光電耦合器IC4、電阻R33、R15、R14，光電耦合器IC4的1腳連R33到A，2腳連IC3的1腳，IC3的3腳連R14后到高負，連R15后到專用開關集成電路IC1的2腳，4腳到C+極；充電控制部分包括單片機IC2、二極管D9、D10、電阻R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、熱敏電阻RM、電容C17，單片機IC2的1腳連Q4-3，3腳連R40后到GND，4腳連GND，5腳連GND，6腳連C17后到GND，8腳連R39后到B，9腳連R37后到A，連R38后到GND，10腳連RM后到B，連R36后到Q4-3，13腳連D10后到GND，14腳連D9后到GND，15腳連R34后到E，16腳連GND。
2.根據權利要求1所述的充電式電動工具電池組快速充電器，其特征是充電器外殼上設置有電池組插座孔，裝置有電池組插座。
3.根據權利要求1所述的充電式電動工具電池組快速充電器，其特征是充電器外殼開有長形散熱孔。
專利摘要本實用新型充電式電動工具電池組快速充電器涉及的是一種充電式電動工具用電池組快速充電裝置。結構具有充電器外殼，充電器連接有電源線，充電器外殼內裝置有電子線路板，電子線路板上有電子元器件，電子線路有電源供電整流部分包括電阻、電容、濾波器、整流組件，其特征是電子線路還具有高頻開關電源控制部分，高頻變壓器及輸出整流濾波部分，輸出電壓電流控制部分，信號反饋部分，充電控制部分；高頻開關電源控制部分由啟動電源電路、保護電路、開關電路、高頻控制電路組成。
文檔編號H02J7/00GK2561153SQ02219130
公開日2003年7月16日 申請日期2002年3月4日 優先權日2002年3月4日
發明者蔣玲, 王國平 申請人:蔣玲, 王國平