一種多功能自動全斷電充電器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種多功能自動全斷電充電器，充電器的電路包括多路恒流充電電路、內部供電模塊電路、定時控制電路、繼電器控制電路和電壓比較控制電路，由220V市電經多路恒流源充電電路向蓄電池提供充電電流，內部供電模塊電路給充電器內其他電路供電，定時控制電路和電壓比較控制電路共同控制繼電器控制電路，繼而通過繼電器控制電路控制各路恒流充電電路的投切以及整個電路的完全隔離。本充電器能對多種不同電壓等級和容量的蓄電池組進行充電，可設置充電時間，充電過程保持恒流充電，接近充滿時能自動減小充電電流，基本充滿后能自動進入涓流再充電一段時間，完全充滿后可以自動將充電器和市電以及蓄電池完全斷開。
【專利說明】一種多功能自動全斷電充電器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種蓄電池充電器，具體是一種具有恒流充電、自動電壓檢測和定時充電功能的，充電完成后能自動和輸入輸出端完全隔離的蓄電池充電器。
【背景技術】
[0002]隨著我國人民生活水平的提高及各種用電設備的廣泛使用，需要用到蓄電池的地方很多，對蓄電池充電則必然要用到充電器，為了保證充電器給蓄電池充電時的高效和安全，要求充電器既能在充電過程中實現自動控制，又能在充電結束后及時將市電和蓄電池完全隔離。目前市面上常見的鉛酸蓄電池，充電的要求都是按10小時充電率進行，對于容量大些的蓄電池，如150AH以上容量的蓄電池，其對應的充電器一般仍需使用帶工頻變壓器的老式充電器，其對硅鋼片和銅線的消耗很大，既笨重又昂貴。對于容量小一些的蓄電池，一般采用帶高頻變壓器的開關電源式充電器，此類充電器對于蓄電池的內阻穩定要求很高，一旦蓄電池使用一段時間后內阻發生變化，很容易造成電池鼓包的現象，或是會使充電器過載發熱甚至燃燒，造成安全事故。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種適用范圍寬且輕便安全的蓄電池充電器，該充電器能對多種不同電壓等級和容量的蓄電池組進行充電，可設置充電時間，充電過程保持恒流充電，接近充滿時能自動減小充電電流，基本充滿后能自動進入涓流再充電一段時間，完全充滿后可以自動將充電器和市電以及蓄電池完全斷開。
[0004]本發明的具體技術方案為:
一種多功能自動全斷電充電器，其特征是:充電器的電路包括多路恒流充電電路、內部供電模塊電路、繼電器控制電路和電壓比較控制電路，由220V市電經多路恒流源充電電路向蓄電池提供充電電流，內部供電模塊電路給充電器內其他電路供電，電壓比較控制電路控制繼電器控制電路，通過繼電器控制電路控制各路恒流充電電路的投切狀態，使蓄電池接近充滿時自動減小充電電流，完全充滿時自動將整個充電器電路和市電及蓄電池雙向完全隔離。
[0005]所述多路恒流充電電路包括三路并聯的阻容電路，第一路包括電容C2并聯電阻R2，第二路包括電容C3并聯電阻R4，電容C3之前還串聯有第三繼電器常閉觸點J3-1，第三路包括電容Cll并聯電阻R20，電容Cll之前還串聯有第二繼電器常閉觸點J2-1 ;三路并聯阻容電路之前串聯有第一繼電器常開觸點J1-3，并接入220V市電的一端，三路并聯阻容電路之后接入由二極管D18、D19、D20、D21組成的全橋整流電路的一個輸入端，全橋整流電路的另一個輸入端串聯一個保險管FUSE和第一繼電器的常開觸點J1-2，并接入220V市電的另一端，全橋整流電路的輸出端經并聯電容C6濾波后，其正極串聯第一繼電器的常開觸點Jl-1后接入蓄電池正極V+，第一繼電器常開觸點Jl-1上還并聯有一個由反向連接的二極管D2和開關Kl串聯的電路，全橋整流電路的輸出的地線端接入蓄電池負極V-。
[0006]所述內部供電模塊電路包括一個三端穩壓器模塊IC1，模塊ICl采用7812，全橋整流輸出端經電阻R6、R7串聯分壓，R6和R7之間的電位點D接入ICl的I腳，ICl的2腳接地，3腳輸出+12V電壓，給定時控制電路的模塊IC4、繼電器控制電路、電壓比較控制電路的模塊IC2和IC3供電。
[0007]所述繼電器控制電路包括三路并聯的繼電器線圈電路，其中:第一路的第一繼電器線圈Jl 一端連接ICl的3腳+12V輸出，另一端連接三級管Q5的集電極，Q5的發射極接地，另有電阻R18、R19的串聯電路并聯于第一繼電器線圈Jl的+12V連接端和三級管Q5的基極之間，電阻R18、R19之間的電位點連接三級管Q4的集電極，Q4的發射極連接至Q5的發射極；第二路的第二繼電器線圈J2 —端連接ICl的3腳+12V輸出，另一端連接三級管Q3的集電極，Q3的發射極接地；第三路的第三繼電器線圈J3 —端連接ICl的3腳+12V輸出，另一端連接三級管Q2的集電極，Q2的發射極接地。
[0008]所述電壓比較控制電路包括一個電壓比較器模塊IC2和一個運算放大器模塊IC3，模塊IC2采用LM339，模塊IC3采用LM324，模塊ICl的3腳+12V輸出連接IC2的3腳供電，并分別串聯電阻R25、R26、R27分別接入IC2的2、1、14腳，IC2的12腳接地；全橋整流輸出端連接有電阻串聯分壓采樣電路，電路為:電阻R5 —端連接全橋整流輸出正極，另一端連接電阻R21的一端，R21的另一端連接電阻R33的一端，R33的另一端連接選擇開關K3的動觸頭，K3的靜觸頭分別連接電阻R9、R48、R34的一端，電阻R9、R48、R34的另一端并聯接地；電阻R5和R21之間的電位點A串聯電阻R23后接入IC2的5腳，電阻R21和R33之間的電位點B串聯電阻R35后接入IC2的7腳，電阻R33和選擇開關K3的動觸頭之間的電位點C串聯電阻R36后接入IC2的9腳；IC1的3腳+12V輸出串聯電阻R22后，再串聯穩壓二級管ZD2接地，電阻R22和穩壓二極管ZD2之間的電位點分別接入IC2的4、6、8腳；IC2的2腳輸出串聯二極管D3接入IC3的3腳，ICl的3腳+12V輸出通過電阻R29、R41串聯分壓接地，電阻R29和R41之間的電位點接入IC3的2腳，IC3的I腳輸出一路串接二級管D8和電阻Rl5后接入三極管Q2的基極，另一路串接電阻R37、R42后接地，R37和R42之間的電位點反饋連接至IC3的3腳，IC3的3腳和2腳之間還連接有兩個串接的鉗位二極管D4、D5，從而形成高電位自鎖電路；IC2的I腳輸出串聯二極管Dll接入IC3的5腳，ICl的3腳+12V輸出通過電阻R30、R43串聯分壓接地，電阻R30和R43之間的電位點接入IC3的6腳，IC3的7腳輸出一路串接二級管D9和電阻R49后接入三極管Q3的基極，另一路串接電阻R38、R44后接地，R38和R44之間的電位點反饋連接至IC3的5腳，IC3的5腳和6腳之間還連接有兩個串接的鉗位二極管D12、D14，從而形成高電位自鎖電路；IC2的14腳輸出串聯二極管D13接入IC3的10腳，ICl的3腳+12V輸出端通過電阻R32、R45串聯分壓接地，電阻R32和R45之間的電位點接入IC3的9腳，IC3的8腳輸出一路串接二級管D22和電阻R31后接入三極管Q4的基極，另一路串接電阻R40、R46后接地，R40和R46之間的電位點反饋連接至IC3的10腳，IC3的10腳和9腳之間還連接有兩個串接的鉗位二極管D15、D16，從而形成高電位自鎖電路；IC3的7腳輸出還設有一路串聯二級管D17、電阻R39后分兩路，一路接入IC3的12腳，一路接電容ClO后接地，電容ClO上還并聯有電阻R49，電阻R22和穩壓二級管ZD之間的電位點接入IC3的13腳，IC3的14腳輸出串接二級管DlO和電阻R31后接入三極管Q4的基極，此為涓流充電控制電路。
[0009]所述充電器還可以加入定時控制電路，定時控制電路包括一個二進制分頻器/振蕩器模塊IC4，模塊IC4采用⑶4060，模塊ICl的3腳經二級管Dl給IC4的16腳供電，二級管Dl還通過電容C4連接到IC4的12腳復位端，IC4的9腳接電容C5，11腳接電阻RlI，C5和Rll的另一端并聯接入選擇開關K2的動觸頭，K2的靜觸頭分別連接電阻R12、R13、R14的一端，R12、R13、R14的另一端并聯接入IC4的10腳，從而構成可選擇時間的定時電路，IC4的3腳為輸出腳，3腳經過電阻R28，二極管D7，電阻R31后連接到繼電器控制電路的三極管Q4的基極。
[0010]為了能夠實現大電流快充的目的，所述多路恒流源充電電路還可以在三路并聯的阻容電路的基礎上再并聯一路阻容電路，此電路包括電容Cl并聯電阻Rl，電容Cl之前還串聯有開關Kl。
本發明的優點為:和一般的充電器相比，本充電器采用多路阻容電路以恒流充電的形式給蓄電池進行充電，電路不需要使用工頻變壓器或高頻變壓器，既節省材料也更加輕便，可對多種電壓等級的蓄電池組進行充電。本充電器開始充電時以大電流進行充電，當蓄電池接近充滿時，阻容電路會逐路依次斷開，最后只留下一路對電池進行涓流充電，當充電時間達到設定時間時，或電壓比較控制電路檢測到電池電壓達到限定值時，或涓流充電達到一定的時間時，此三個條件只要滿足一個，充電器就會自動斷開，從而使蓄電池不會因過充而鼓包損壞，而且由于采用輸入輸出雙隔離的設計，充電器斷開時能同時斷開與市電和蓄電池的連接，充電器完全不工作，從而保證了安全，防止火災的發生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本多功能自動全斷電充電器的總電路圖。
[0012]圖2為定時控制電路部分的電路圖。
[0013]圖3為電壓比較控制電路部分的電路圖。
[0014]圖4為基于模塊IC3的三個高電位自鎖電路圖。
[0015]圖5為基于模塊IC3的涓流充電控制電路圖。
【具體實施方式】
[0016]本充電器的工作過程及原理如下:
當開始充電時，按下開關Kl，三端穩壓器模塊ICl的I腳得電，其3腳+12V輸出通過電阻R18、R19給三極管Q5的基極供電,Q5導通,第一繼電器線圈Jl得電，第一繼電器常開觸點Jl-l、Jl_2、Jl-3同時吸合，220V交流市電開始通過由電容C2、C3、Cll構成的三路阻容電路，二極管D18、D19、D20、D21構成的全橋整流電路給蓄電池進行大電流恒流充電，此時模塊ICl的3腳+12V輸出分別給模塊IC2、IC3、IC4和繼電器線圈Jl、J2以及穩壓二級管ZD2供電，并由穩壓二級管ZD2提供向IC2的4、6、8腳及IC3的13腳提供基準電壓，由于電阻R5、R21、R33、R9組成的串聯電路并聯在電池的正負極兩端，所以通過監控此串聯電路上的各電位點的電壓可以對蓄電池的實時電壓進行監控。當需要對不同電壓等級的蓄電池進行充電時，可調整選擇開關K3連接至相應的電阻檔位，使監控電壓和蓄電池電壓等級相匹配。
[0017]當蓄電池接近充滿時，電位點A的電壓達到相應的數值，使得IC2的5腳電壓高于4腳的基準電壓，IC2的2腳會輸出高電位，并通過二極管D3加載到IC3的3腳，在高電位自鎖電路的作用下，IC3的I腳能持續保持輸出高電位，并通過二級管D8和電阻R15加載至三極管Q2的基極，Q2導通，第三繼電器線圈J3得電，其常閉觸點J3-1斷開，第二路阻容電路從充電線路斷開，充電電流降低。
[0018]當蓄電池基本充滿時，蓄電池的電壓進一步升高，電位點B的電壓達到相應的數值，使得IC2的7腳電壓高于6腳的基準電壓，IC2的I腳會輸出高電位，并通過二級管Dll加載到IC3的5腳，在高電位自鎖電路的作用下，IC3的7腳能持續保持輸出高電位，并通過二級管D9和電阻R49加載至三極管Q3的基極，Q3導通，第二繼電器線圈J2得電，其常閉觸點J2-1斷開，第三路阻容電路從充電線路斷開，充電電流進一步降低，僅靠第一路阻容電路維持給蓄電池進行涓流充電。IC3的7腳同時還通過二級管D17和電阻R39給電容ClO充電，電容ClO的正電壓加在IC3的12腳上，當涓流充電進行I?2個小時后，隨著電容ClO正電壓的升高，當IC3的12腳電壓高于13腳的基準電壓時，IC3的14腳會輸出高電位，并通過二級管DlO和電阻R31加載至三級管Q4的基極，Q4導通，加載在三級管Q5基極上的正電壓被旁路，Q5截止，第一繼電器線圈Jl失電，其常開觸點Jl-l、Jl_2、Jl-3同時斷開，充電器和市電及蓄電池均保持隔離，充電結束。
[0019]為了防止電容ClO失效造成充電電路無法完全斷開從而導致電池過充鼓包的現象，電路還設有電池極限電壓監控保護，當蓄電池充電至其極限電壓時，電位點C的電壓達到相應的數值，使得IC2的9腳電壓高于8腳的基準電壓，IC2的14腳會輸出高電位，并通過二級管D13加載到IC3的10腳，在高電位自鎖電路的作用下，IC3的8腳能持續保持輸出高電位，并通過二級管D22和電阻R31加載至三極管Q4的基極，Q4導通，三極管Q5截止，第一繼電器線圈Jl失電，其常開觸點J1-1、J1-2、J1_3同時斷開，充電器和市電及蓄電池均保持隔離，充電結束。
[0020]本充電器還設有定時控制電路，按下開關Kl開始充電時，ICl的3腳+12V輸出通過二級管Dl和電容C4給IC4的12腳復位端一個正信號，由IC4及相關電路構成的定時電路開始計數，當選擇開關K2調整至不同的電阻位置時，可以設定不同的定時時間，當計數到達設定時間后，IC4的3腳會輸出高電位，并通過電阻R28、二級管D7和電阻R31加載至三級管Q4的基極，Q4導通，三極管Q5截止，第一繼電器線圈Jl失電，其常開觸點J1-1、Jl-2、J1-3同時斷開,充電器和市電及蓄電池均保持隔尚,充電結束。
[0021]另外還可以在三路并聯的阻容充電電路的基礎上再多并聯一路阻容電路，此電路串聯有開關K1，開關Kl平時處于斷開狀態，當需要對蓄電池進行快速充電時，可合上開關Kl使充電電流進一步加大，從而達到快充的目的。
【權利要求】
1.一種多功能自動全斷電充電器，其特征是:充電器的電路包括多路恒流充電電路、內部供電模塊電路、繼電器控制電路和電壓比較控制電路，由220V市電經多路恒流源充電電路向蓄電池提供充電電流，內部供電模塊電路給充電器內其他電路供電，電壓比較控制電路控制繼電器控制電路，繼而通過繼電器控制電路控制各路恒流充電電路的投切狀態以及滿足設定條件時將整個充電器電路和市電及蓄電池實現雙向完全隔離。
2.根據權利要求1所述的充電器，其特征是:所述多路恒流充電電路包括三路并聯的阻容電路，第一路包括電容C2并聯電阻R2，第二路包括電容C3并聯電阻R4，電容C3之前還串聯有第三繼電器常閉觸點J3-1，第三路包括電容Cll并聯電阻R20，電容Cll之前還串聯有第二繼電器常閉觸點J2-1 ;三路并聯阻容電路之前串聯有第一繼電器常開觸點J1-3，并接入220V市電的一端，三路并聯阻容電路之后接入由二極管D18、D19、D20、D21組成的全橋整流電路的一個輸入端，全橋整流電路的另一個輸入端串聯一個保險管FUSE和第一繼電器的常開觸點J1-2，并接入220V市電的另一端，全橋整流電路的輸出端經并聯電容C6濾波后，其正極串聯第一繼電器的常開觸點Jl-1后接入蓄電池正極V+，第一繼電器常開觸點Jl-1上還并聯有一個由反向連接的二極管D2和開關Kl串聯的電路，全橋整流電路的輸出的地線端接入蓄電池負極V-； 所述內部供電模塊電路包括一個三端穩壓器模塊IC1，模塊ICl采用7812，全橋整流輸出端經電阻R6、R7串聯分壓，R6和R7之間的電位點D接入ICl的I腳，ICl的2腳接地，3腳輸出+12V電壓，給定時控制電路的模塊IC4、繼電器控制電路、電壓比較控制電路的模塊IC2和IC3供電； 所述繼電器控制電路包括三路并聯的繼電器線圈電路，其中:第一路的第一繼電器線圈Jl 一端連接ICl的3腳+12V輸出，另一端連接三級管Q5的集電極，Q5的發射極接地，另有電阻R18、R19的串聯電路并聯于第一繼電器線圈Jl的+12V連接端和三級管Q5的基極之間，電阻R18、R19之間的電位點連接三級管Q4的集電極，Q4的發射極連接至Q5的發射極；第二路的第二繼電器線圈J2 —端連接ICl的3腳+12V輸出，另一端連接三級管Q3的集電極，Q3的發射極接地；第三路的第三繼電器線圈J3 —端連接ICl的3腳+12V輸出，另一端連接三級管Q2的集電極，Q2的發射極接地； 所述電壓比較控制電路包括一個電壓比較器模塊IC2和一個運算放大器模塊IC3，模塊IC2采用LM339，模塊IC3采用LM324，模塊ICl的3腳+12V輸出連接IC2的3腳供電，并分別串聯電阻R25、R26、R27分別接入IC2的2、1、14腳，IC2的12腳接地；全橋整流輸出端連接有電阻串聯分壓采樣電路，電路為:電阻R5 —端連接全橋整流輸出正極，另一端連接電阻R21的一端，R21的另一端連接電阻R33的一端，R33的另一端連接選擇開關K3的動觸頭，K3的靜觸頭分別連接電阻R9、R48、R34的一端，電阻R9、R48、R34的另一端并聯接地；電阻R5和R21之間的電位點A串聯電阻R23后接入IC2的5腳，電阻R21和R33之間的電位點B串聯電阻R35后接入IC2的7腳，電阻R33和選擇開關K3的動觸頭之間的電位點C串聯電阻R36后接入IC2的9腳；IC1的3腳+12V輸出串聯電阻R22后，再串聯穩壓二級管ZD2接地，電阻R22和穩壓二極管ZD2之間的電位點分別接入IC2的4、6、8腳；IC2的2腳輸出串聯二極管D3接入IC3的3腳，ICl的3腳+12V輸出通過電阻R29、R41串聯分壓接地，電阻R29和R41之間的電位點接入IC3的2腳，IC3的I腳輸出一路串接二級管D8和電阻Rl5后接入三極管Q2的基極，另一路串接電阻R37、R42后接地，R37和R42之間的電位點反饋連接至IC3的3腳，IC3的3腳和2腳之間還連接有兩個串接的鉗位二極管D4、D5，從而形成高電位自鎖電路；IC2的I腳輸出串聯二極管Dll接入IC3的5腳，ICl的3腳+12V輸出通過電阻R30、R43串聯分壓接地，電阻R30和R43之間的電位點接入IC3的6腳，IC3的7腳輸出一路串接二級管D9和電阻R49后接入三極管Q3的基極，另一路串接電阻R38、R44后接地，R38和R44之間的電位點反饋連接至IC3的5腳，IC3的5腳和6腳之間還連接有兩個串接的鉗位二極管D12、D14，從而形成高電位自鎖電路；IC2的14腳輸出串聯二極管D13接入IC3的10腳，ICl的3腳+12V輸出端通過電阻R32、R45串聯分壓接地，電阻R32和R45之間的電位點接入IC3的9腳，IC3的8腳輸出一路串接二級管D22和電阻R31后接入三極管Q4的基極，另一路串接電阻R40、R46后接地，R40和R46之間的電位點反饋連接至IC3的10腳，IC3的10腳和9腳之間還連接有兩個串接的鉗位二極管D15、D16，從而形成高電位自鎖電路；IC3的7腳輸出還設有一路串聯二級管D17、電阻R39后分兩路，一路接入IC3的12腳，一路接電容ClO后接地，電容ClO上還并聯有電阻R49，電阻R22和穩壓二級管ZD之間的電位點接入IC3的13腳，IC3的14腳輸出串接二級管DlO和電阻R31后接入三極管Q4的基極，此為涓流充電控制電路。
3.根據權利要求2所述的充電器，其特征是:所述充電器還設有定時控制電路。
4.根據權利要求3所述的充電器，其特征是:所述定時控制電路包括一個二進制分頻器/振蕩器模塊IC4，模塊IC4采用⑶4060，模塊ICl的3腳經二級管Dl給IC4的16腳供電，二級管Dl還通過電容C4連接到IC4的12腳復位端，IC4的9腳接電容C5，11腳接電阻R11，C5和Rll的另一端并聯接入選擇開關K2的動觸頭，K2的靜觸頭分別連接電阻R12、R13、R14的一端，R12、R13、R14的另一端并聯接入IC4的10腳，從而構成可選擇時間的定時電路，IC4的3腳為輸出腳，3腳經過電阻R28，二極管D7，電阻R31后連接到繼電器控制電路的三極管Q4的基極。
5.根據權利要求2所述的充電器，其特征是:所述多路恒流源充電電路在三路并聯的阻容電路的基礎上再并聯一路阻容電路，此電路包括電容Cl并聯電阻Rl，電容Cl之前還串聯有開關Kl。
【文檔編號】H02J7/00GK104333095SQ201410671702
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月21日 優先權日:2014年11月21日
【發明者】李俊康 申請人:李俊康