專利名稱：高效普通電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種干電池充電裝置，具體地說是一種高效普通電池充電器。
傳統(tǒng)的干電池充電器是將交流電經(jīng)過變壓器和整流電路，轉(zhuǎn)變成為低壓直流電，對電池進(jìn)行連續(xù)的直流充電。這種充電方式必然地會(huì)在電池內(nèi)部形成濃差極化現(xiàn)象，其缺陷一是阻塞了充電電流，弱化了充電效果，延長了充電時(shí)間；二是損傷了電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成電池發(fā)熱，降低了電池的可使用壽命。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種可有效地消除充電極化現(xiàn)象的高效普通電池充電器，以提高充電效果，縮短充電時(shí)間，提高電池的可使用壽命。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的本高效普通電池充電器包括有變壓器及整流電路，整流電路有三路輸出，其中兩路半波整流電路的輸出端分接兩充電控制電路，另一全波整流電路的輸出端接放電負(fù)脈沖形成及同步電路，放電負(fù)脈沖形成及同步電路的輸出端分接兩放電執(zhí)行電路，兩放電執(zhí)行電路各與一個(gè)充電控制電路的輸出端共接一對充電端子，兩放電執(zhí)行電路又各有一個(gè)輸入端與另一個(gè)充電控制電路的輸入端相并聯(lián)。本充電器利用市電電源經(jīng)變壓器降壓及半波整流，輸出兩個(gè)正弦半波，分兩路對兩節(jié)充電電池或普通電池進(jìn)行大電流低壓差的充電。被充電電池只在正弦波的正半周充電，而負(fù)半周則獲得充分的休止。這就使得電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)更充分、更完全。同時(shí)，利用負(fù)脈沖形成及同步電路和放電執(zhí)行電路，在負(fù)半周休止期中間插入一個(gè)放電負(fù)脈沖，由此即可消除充電過程中的極化現(xiàn)象，從而防止了充電電流的阻塞和電池發(fā)熱，因此充電效果較之現(xiàn)有的充電器有明顯的提高，充電時(shí)間隨之縮短，對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞降低到最小。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式的電原理圖。
圖3是本實(shí)用新型的工作波形圖。
本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括有變壓器及整流電路1，整流電路有三路輸出，其中兩路半波整流電路的輸出端分接兩充電控制電路3、4，另一全波整流電路的輸出端接放電負(fù)脈沖形成及同步電路2，放電負(fù)脈沖形成及同步電路2的輸出端分接兩放電執(zhí)行電路5、6，兩放電執(zhí)行電路5、6各與一個(gè)充電控制電路的輸出端共接一對充電端子，兩放電執(zhí)行電路5、6又各有一個(gè)輸入端與另一個(gè)充電控制電路的輸入端相并聯(lián)。
在上述原理結(jié)構(gòu)形式下，本實(shí)用新型的一種較好的實(shí)現(xiàn)方式為如圖2所示的電路結(jié)構(gòu)形式。其中，變壓器及整流電路1是在變壓器B的副邊中心抽頭接地，在副邊兩端分接有整流二極管D1和D2，在副邊兩端之間共接有橋式整流器D3-D6，橋式整流器的兩輸出端之間接有濾波電容C1。
充電控制電路3是在整流二極管D1的負(fù)極并接有三極管T5的基極電阻R14和集電極電阻R15，在三極管T5的基極與地線之間接有穩(wěn)壓管DW2，三極管T5的發(fā)射極接充電端子E2。
充電控制電路4的電路結(jié)構(gòu)與充電控制電路3的完全相同，即在整流二極管D2的負(fù)極并接有三極管T1的基極電阻R2和集電極電阻R3，在三極管T1的基極與地線之間接有穩(wěn)壓管DW1，三極管T1的發(fā)射極接第二充電端子E1。
放電負(fù)脈沖形成及同步電路2以555時(shí)基電路IC1及外圍電阻R8和電容C3、C4連接組成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，由變壓器及整流電路1中的橋式整流器D3-D6的輸出端供電，在IC1的2、6腳輸入端和3腳輸出端之間接有電阻R10和二極管D10的串聯(lián)支路，在電容C3的兩端并聯(lián)有放電三極管T3，三極管T3的基極接在電阻R7、二極管D8和電阻R9串聯(lián)支路中的二極管D8和電阻R9之間，在二極管D8和電阻R9的兩端并聯(lián)有同步控制三極管T2，三極管T2的基極經(jīng)電阻R1接橋式整流器D3-D6的正極輸出端A。
放電執(zhí)行電路5是從整流二極管D2的負(fù)極引線接三極管T7的發(fā)射極，三極管T7的基極經(jīng)電阻R12和二極管D11接555時(shí)基電路IC1的3腳輸出端，三極管T7的集電極經(jīng)電阻R13接三極管T8的基極，三極管T8的集電極經(jīng)電阻R17接充電端子E2。
放電執(zhí)行電路6的電路結(jié)構(gòu)與放電執(zhí)行電路5的完全相同，即是從整流二極管D1的負(fù)極引線接三極管T6的發(fā)射極，三極管T6的基極經(jīng)電阻R11和二極管D9接555時(shí)基電路IC1的3腳輸出端，三極管T6的集電極經(jīng)電阻R6接三極管T4的基極，三極管T4的集電極經(jīng)電阻R5接第二充電端子E1。
本實(shí)用新型的工作過程是市電電源經(jīng)變壓器B降壓，在變壓器B的副邊形成兩個(gè)對稱的正弦電壓，經(jīng)過整流二極管D1和D2半波整流，分別對變壓器副邊的中心地線形成兩個(gè)正弦脈動(dòng)電壓，供給兩充電控制電路3、4，提供充電電流。
在變壓器B副邊兩端之間連接的整流橋D3-D6將市電整流并經(jīng)電容C1濾波，形成平穩(wěn)的直流電供給555時(shí)基電路IC1及同步控制的電源。
整流器D1的輸出經(jīng)負(fù)載電阻R15接到輸出三極管T5的集電極，同時(shí)還經(jīng)電阻R14接到T5的基極，由發(fā)射極輸出接電池。在電阻R15兩端并聯(lián)有發(fā)光管LED2和電阻R16支路，為充電工作提供指示。在三極管T5的基極上連接的穩(wěn)壓管DW2的作用是限制基極電位和發(fā)射極輸出電壓(即充電終止電壓)。整流器D2輸出接另一路充電電路，其工作原理相同。
整流橋D3-D6的輸出作為供給時(shí)基電路IC1的電源，IC1的4、8腳接橋式整流器輸出端的正極，1腳接負(fù)極，5腳經(jīng)電容C4接負(fù)極，2、6腳觸發(fā)端并接后經(jīng)電阻R8(充電電阻)接正極，經(jīng)電容C3接負(fù)極。電容C3兩端并聯(lián)的三極管T3是適時(shí)為C3放電。IC1的3腳輸出端與2、6腳輸入端的邏輯關(guān)系是當(dāng)2、6腳電位低于1/3電源電位時(shí)，3腳輸出高電位；當(dāng)2、6腳電位高于2/3電源電位時(shí)，3腳輸出為低電位。本充電器的放電負(fù)脈沖即是在3腳輸出低電位時(shí)產(chǎn)生。當(dāng)3腳為低電位時(shí)，三極管T6、T7分別因通過電阻R11、二極管D9和電阻R12、二極管D11提供了正向的基極電流而導(dǎo)通，再經(jīng)電阻R6和R13為放電三極管T4和T8提供了基極電流，使T4、T8導(dǎo)通，提供了一個(gè)放電負(fù)脈沖，使得被充電電池在此負(fù)脈沖期間得以瞬時(shí)放電。該負(fù)脈沖的寬度取決于IC1的3腳低電位時(shí)刻，而該時(shí)刻又決定于IC1的2、6腳高電位的時(shí)間，此時(shí)間則決定于R10和C3的乘積值。
在整流橋D3-D6輸出過零點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)輸出電壓為零，三極管T2的基極電壓為零，T2截止。而濾波電容C3兩端的平穩(wěn)電壓可經(jīng)電阻R7、二極管D8，給三極管T3提供基極電流，使T3飽和導(dǎo)通，并對電容C3放電。當(dāng)過零點(diǎn)電位結(jié)束后，A點(diǎn)電壓經(jīng)電阻R1給T2提供基極電流，使T2飽和導(dǎo)通，T3截止，電容C3經(jīng)電阻R8充電，C3兩端電壓逐漸上升，直到IC1的2、6腳電位達(dá)到2/3電源電壓，IC1的3腳變?yōu)榈碗娢?，由此為被充電電池提供了放電?fù)脈沖。
由于本充電器的充電脈沖直接取自市電正弦波，而負(fù)脈沖的產(chǎn)生則正好受控于整流橋輸出端A點(diǎn)的過零點(diǎn)時(shí)刻。即過零時(shí)，電容C3被放電，此后經(jīng)電阻R8充電才能產(chǎn)生放電負(fù)脈沖。這樣放電負(fù)脈沖就可保證與交流正弦波同步。
圖3是在市電正弦波的條件下，本充電器中兩個(gè)充電端子E1、E2上被充電電池對應(yīng)所形成的充放電工作波形圖。由圖3可見，充電波形具有明顯的脈動(dòng)性和平緩的電流變化率，這對于電池內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的破壞作用較小，并可允許充電電流增大。經(jīng)試驗(yàn)，可使普通堿性電池在30分鐘內(nèi)，使中性(碳性)電池在15分鐘內(nèi)充滿，并使電池能量恢復(fù)到新電池的95％以上，反復(fù)充放次數(shù)達(dá)20次以上，且對普通干電池和充電電池均可適用。
權(quán)利要求1.一種高效普通電池充電器，包括有變壓器及整流電路(1)，其特征在于整流電路有三路輸出，其中兩路半波整流電路的輸出端分接兩充電控制電路(3、4)，另一全波整流電路的輸出端接放電負(fù)脈沖形成及同步電路(2)，放電負(fù)脈沖形成及同步電路(2)的輸出端分接兩放電執(zhí)行電路(5、6)，兩放電執(zhí)行電路(5、6)各與一個(gè)充電控制電路的輸出端共接一對充電端子，兩放電執(zhí)行電路(5、6)又各有一個(gè)輸入端與另一個(gè)充電控制電路的輸入端相并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效普通電池充電器，其特征在于變壓器及整流電路(1)是在變壓器B的副邊中心抽頭接地，在副邊兩端分接有整流二極管D1和D2，在副邊兩端之間共接有橋式整流器D3-D6，橋式整流器的兩輸出端之間接有濾波電容C1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效普通電池充電器，其特征在于充電控制電路(3)是在整流二極管D1的負(fù)極并接有三極管T5的基極電阻R14和集電極電阻R15，在三極管T5的基極與地線之間接有穩(wěn)壓管DW2，三極管T5的發(fā)射極接充電端子E2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效普通電池充電器，其特征在于放電負(fù)脈沖形成及同步電路(2)以555時(shí)基電路IC1及外圍電阻R8和電容C3、C4連接組成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，由變壓器及整流電路(1)中的橋式整流器D3-D6的輸出端供電，在IC1的2、6腳輸入端和3腳輸出端之間接有電阻R10和二極管D10的串聯(lián)支路，在電容C3的兩端并聯(lián)有放電三極管T3，三極管T3的基極接在電阻R7、二極管D8和電阻R9串聯(lián)支路中的二極管D8和電阻R9之間，在二極管D8和電阻R9的兩端并聯(lián)有同步控制三極管T2，三極管T2的基極經(jīng)電阻R1接橋式整流器D3-D6的正極輸出端A。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效普通電池充電器，其特征在于放電執(zhí)行電路(5)是從整流二極管D2的負(fù)極引線接三極管T7的發(fā)射極，三極管T7的基極經(jīng)電阻R12和二極管D11接555時(shí)基電路IC1的3腳輸出端，三極管T7的集電極經(jīng)電阻R13接三極管T8的基極，三極管T8的集電極經(jīng)電阻R17接充電端子E2。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種干電池充電裝置，是為克服現(xiàn)有充電器的充電極化現(xiàn)象而設(shè)計(jì)。其結(jié)構(gòu)是變壓器及整流電路有三路輸出，其中兩路半波整流電路的輸出分接兩充電控制電路，另一全波整流電路的輸出接放電負(fù)脈沖形成及同步電路，放電負(fù)脈沖形成及同步電路的輸出分接兩放電執(zhí)行電路，兩放電執(zhí)行電路各與一個(gè)充電控制電路的輸出端共接一對充電端子。本充電器只在正弦波的正半周充電，而負(fù)半周則獲得充分的休止。并在負(fù)半周休止期中間插入一個(gè)放電負(fù)脈沖，由此即可消除充電過程中的極化現(xiàn)象，防止了充電電流的阻塞和電池發(fā)熱，充電效果提高，充電時(shí)間縮短。
文檔編號H02J7/02GK2560146SQ0225727
公開日2003年7月9日 申請日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月10日
發(fā)明者劉承 申請人:劉承