一種智能型直流電能收集充電器的制造方法
【專利摘要】一種智能型直流電能收集充電器，由DC－DC升壓電路、單片機電路和充電控制電路組成，連接關系如附圖所示，能將廢棄電池中的電能轉移到可充電電池中。有涓流、恒流和恒壓三種充電模式，能根據充電電池的電壓自動選擇適當的充電模式。涓流充電電流50mA，恒流充電電流500mA，恒壓充電電壓4.2V。采用單片機電路與充電控制電路相互配合，共同完成對充電控制電路的輸入電壓檢測、充電電池電壓檢測、充電控制、故障指示、充電周期設定和充電結束蜂鳴提示的充電智能化控制。其積極效果在于：電路簡單、成本低、體積小、重量輕、工作電壓范圍寬，效率高，適應性強、恒流恒壓精度高、保護功能完善、可靠性好、充電控制智能化。
【專利說明】
一種智能型直流電能收集充電器
技術領域
[0001]本發明涉及直流電能收集充電器技術領域，具體涉及一種智能型直流電能收集充電器。
【背景技術】
[0002]近年來，全球能源短缺問題日益突出，人們在擔憂能源枯竭的同時，能源的浪費卻大得驚人。例如各種廢棄的電池，尤其是遙控玩具車使用的電池，沒有用到其能量的一半就被廢棄掉了，這不僅造成能源的浪費，更造成了環境的污染。因而研制一種收集各種廢舊電池能量的裝置一直流電能收集充電器已迫在眉睫。直流電能收集充電器的核心是直流電源變換器，它從廢棄電池中吸收電能轉移到可充電電池中，同時直流電能收集充電器要將輸入的功率盡可能大的輸送到充電的設備中，使得充電器的充電效率盡可能提高。
【發明內容】
[0003]本發明公開一種智能型直流電能收集充電器，該直流電能收集充電器采用單片集成電路構成DC—DC升壓電路，利用單片機電路與DC—DC升壓電路和充電控制電路相互配合共同完成對鋰電池充電的智能化充電控制，有涓流、恒流和恒壓三種充電模式，能根據充電電池的電壓自動選擇適當的充電模式，恒流恒壓精度高，充電及充電故障指示燈提示，充電結束蜂鳴提示，具有熱保護和時間保護功能，可廣泛應用于直流電能收集充電器領域。
[0004]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:本發明由DC—DC升壓電路、單片機電路和充電控制電路組成。DC — DC升壓電路的輸入端接直流電源，輸出端分別接單片機電路和充電控制電路的電源輸入端，單片機電路的控制信號輸出、輸入端與D C — D C升壓電路和充電控制電路的控制信號的輸入、輸出端相互連接，充電控制電路的充電電流輸出端接鋰離子電池。DC—DC升壓電路由集成電路芯片QX2304-50F，電容Cl?電容C2和電感LI組成。單片機電路由AT89C2051單片機，電阻Rl?電阻R6，電容C3?電容C5，石英晶振XI，蜂鳴器Yl和發光二極管LEDl?發光二極管LED2組成。充電控制電路由集成電路芯片MAX1507，電阻R7，電容C6?電容C7和發光二極管LED3組成。
[0005]本發明的積極效果在于:電路簡單、成本低、體積小、重量輕、工作電壓范圍寬，效率高，適應性強、恒流恒壓精度高、保護功能完善、可靠性好、充電控制智能化。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發明的方框圖。
[0007]圖2為本發明的DC—DC升壓電路原理圖。
[0008]圖3為本發明的單片機電路原理圖。
[0009]圖4為本發明的充電控制電路原理圖。
【具體實施方式】
[0010]如附圖1所示，本發明由DC — DC升壓電路、單片機電路和充電控制電路組成。DC —DC升壓電路的輸入端接直流電源，輸出端分別接單片機電路和充電控制電路的電源輸入端，單片機電路的控制信號輸出、輸入端與DC — DC升壓電路和充電控制電路的控制信號的輸入、輸出端相互連接，充電控制電路的充電電流輸出端接鋰離子電池。
[0011]如附圖2所示，DC—DC升壓電路由集成電路芯片QX2304-50F，電容Cl?電容C2和電感LI組成。QX2304系列產品是一種低功耗、高效率、低紋波、工作頻率高的PFM同步升壓DC—DC變換器，外部僅需要三個元器件，就可完成將低輸入的電池電壓變換升壓到所需的工作電壓。最高效率為95%，最高工作頻率為300KHz，靜態電流為15μΑ，輸入電壓0.9V?5.0V，輸出電壓2.5V?5.0V(步進0.1V)，輸出電壓精度土 2.5%。
[0012]如附圖3所示，單片機電路由AT89C2051單片機，電阻Rl?電阻R6，電容C3?電容C5，石英晶振XI，蜂鳴器Yl和發光二極管LEDl?發光二極管LED2組成。
[0013]如附圖4所示，充電控制電路由集成電路芯片MAX1507，電阻R7，電容C6?電容C7和發光二極管LED3組成。
[0014]ΜΑΧ1507是MAX頂公司推出的一種線性鋰電池充電器控制集成電路芯片，外圍元器件少，不用外接場效應管、阻斷二極管及電流檢測電阻。用恒流、恒壓方式對鋰電池充電，若充電電池已過放電，電池電壓低于2.5V，會在恒流充電前按10%的恒流電流進行涓流充電，有充電狀態信號輸出。
[0015]單片機電路與充電控制電路相互配合共同完成對鋰電池充電的智能化控制。單片機AT89C2051的？1.5、？1.6、？1.7端分別連接充電控制集成電路芯片]\^乂1507的1、7、5腳，實現對充電控制電路的輸入電壓檢測、充電電池電壓檢測、充電控制、故障指示、充電周期時間設定和充電結束蜂鳴提示。
[0016]單片機AT89C2051的Ρ3.0端連接升壓集成電路芯片QX2304-50F的I腳，實現對DC —DC升壓電路的使能控制。
[0017]充電控制集成電路芯片ΜΑΧ1507的2腳接5V輸入電壓，待充電鋰電池的正極接7腳、負極接地，4腳接恒流充電電流設定電阻R7。本發明將電阻R7的阻值設計為3Κ Ω，恒流充電電流是δΟΟηιΑΑ腳懸空，設定管芯最高溫度不超過+100° (3。8腳與5V電源之間接一個綠色LED3做充電狀態指示，正常充電時，8腳為低電平，綠色LEDI點亮，指示在充電。
[0018]裝上待充電鋰電池、接通輸入直流電源，充電控制集成電路芯片ΜΑΧ1507的2腳有5V電壓輸入，則I腳有3.3V的電壓輸出，單片機的Pl.5端為高電平，Pl.7端輸出低電平，ΜΑΧ1507的5腳為低電平，充電器進入充電工作狀態，綠色LED3點亮，同時單片機的定時器開始計時。若ΜΑΧ1507檢測到7腳的電池電壓低于2.5V，則以50mA的小電流進行涓流充電，當7腳的電池電壓升至2.5V時，用500mA的恒流電流進行充電，當電池接近最終浮動電壓4.2V時，充電電流減小，進入恒壓充電模式。MAXl 507有電流檢測功能，當檢測到充電電流小于50mA時，則電池充滿，電池電壓為4.2V±0.042V，充電結束，8腳為高阻抗，LED3熄滅，同時單片機的Pl.7端輸出高電平，MAX1507的5腳為高電平，充電器進入關斷狀態，而且還會通過蜂鳴器蜂鳴提示用戶及時取出電池，切斷電源，以節約能源。同時單片機的P3.0端輸出低電平，DC—DC升壓電路停止工作。
[0019]若接通電源時，充電控制集成電路芯片MAX1507的2腳沒有5V電壓輸入，則I腳的輸出電壓為0，單片機的Pl.5端為低電平，紅色LEDl點亮，指示充電控制電路MAX1507無電壓輸入。
[0020]單片機AT89C2051的？1.4端外接的熱敏電阻1?6用于感測電池溫度，當因溫度升高使Pl.4端電壓降至IV以下，或因溫度太低使Pl.4端電壓升至3.5V以上時，Pl.7端輸出高電平，使MAXl 507充電停止，單片機的定時器停止計時，實現熱保護，同時黃色LED2點亮，指示被充電電池有故障。本發明將電阻R5和R6的阻值都設計為1K Ω，充電電池溫度的熱保護范圍是低于0° C或高于50° C。當溫度回復到0° C?50° C的范圍之內時，Pl.7端輸出低電平，使MAXl 507恢復充電。
[0021 ] 在涓流充電過程中，若經過1/4周期，充電電池電壓未升到2.5V，單片機的Pl.7端輸出高電平，MAX1507停止對電池充電，黃色LED2點亮，指示被充電電池有故障。
[0022]在充電過程中，當充電周期時間3小時定時期滿時，單片機的Pl.7端輸出高電平，MAX1507停止對電池充電，在充電停止后，如果充電電池電壓降至4.05V以下，新的充電周期開始。
[0023]本發明設計的智能型直流電能收集充電器，在輸入電壓低至0.9V的情況下仍能將能量傳遞至3.6V以上的可充電池中。工作電壓范圍寬，效率高，適應性強、恒流恒壓精度高、保護功能完善、可靠性好、智能化程度高，從一定程度上解決了廢棄電池能源的浪費及對環境的污染，擁有廣闊的應用前景。
【主權項】
1.一種智能型直流電能收集充電器，其特征是:它由DC—DC升壓電路、單片機電路和充電控制電路組成;DC — DC升壓電路的輸入端接直流電源，輸出端分別接單片機電路和充電控制電路的電源輸入端，單片機電路的控制信號輸出、輸入端與D C—D C升壓電路和充電控制電路的控制信號的輸入、輸出端相互連接，充電控制電路的充電電流輸出端接鋰離子電池;DC—DC升壓電路由集成電路芯片QX2304-50F，電容Cl?電容C2和電感LI組成;單片機電路由AT89C2051單片機，電阻Rl?電阻R6，電容C3?電容C5，石英晶振Xl，蜂鳴器Yl和發光二極管LEDl?發光二極管LED2組成；充電控制電路由集成電路芯片MAX1507，電阻R7，電容C6?電容C7和發光二極管LED3組成。2.根據權利要求1所述的一種智能型直流電能收集充電器，其特征是:單片機AT89C2051的？1.5、？1.6、？1.7端分別連接充電控制集成電路芯片]\^乂1507的1、7、5腳，實現對充電控制電路的輸入電壓檢測、充電電池電壓檢測、充電控制、故障指示、充電周期時間設定和充電結束蜂鳴提示。3.單片機AT89C2051的P3.0端連接升壓集成電路芯片QX2304-50F的I腳，實現對DC—DC升壓電路的使能控制。4.根據權利要求1所述的一種智能型直流電能收集充電器，其特征是:電阻R5和R6的阻值都設計為1K Ω，充電電池溫度的熱保護范圍是低于0° C或高于50° Co5.根據權利要求1所述的一種智能型直流電能收集充電器，其特征是:電阻R7的阻值設計為3ΚΩ，恒流充電電流是500mA。
【文檔編號】H02J7/00GK106026302SQ201610598541
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月28日
【發明人】張新安
【申請人】張新安