專利名稱：微型快速充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及微電子技術(shù)、微計算機(jī)技術(shù)，更具體地說，涉及一種利用由微電腦控制的開關(guān)電源對移動電話手機(jī)電池進(jìn)行快速充電的微型快速充電器。
現(xiàn)有的大哥大(移動電話手機(jī))電池充電器，采用交流供電方式，利用工頻變壓器降壓，再配以充電器來實現(xiàn)，其不足是體積、重量較大，不便攜帶，另一方面， 由于充電電路常常針對單種充電電池設(shè)計的，而用于其他類型充電電池就感到效果欠佳，近年國外已有采用開關(guān)電源供電的充電器，雖然減小了重量，但體積仍較大。
本實用新型的目的在于提供一種微型快速充電器，這種微型快速充電器可以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，既有很低的功耗、較小的重量和體積，又能在短時間內(nèi)使充電達(dá)到較好效果，并可適合各種充電電池的充電特性而使得無論是哪種電池均可在短時間里達(dá)到最佳充電效果。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，構(gòu)造一種微型快速充電器包括機(jī)殼，設(shè)在機(jī)殼內(nèi)的微型化的開關(guān)電源及基于微電腦的對該開關(guān)電源的充電電流進(jìn)行控制的部分，所述開關(guān)電源部分包括整流濾波單元1、連接所述整流濾波單元1輸出端的開關(guān)元件單元2、與所述開關(guān)元件單元2輸出端連接的開關(guān)變壓器3及控制所述開關(guān)元件單元2的開關(guān)控制單元5，還包括與所述開關(guān)控制單元5連接的光耦單元4，所述微電腦的充電電流控制部分包括連接在所述開關(guān)變壓器3次級的低壓整流濾波單元6、與該低壓整流濾波單元6的輸出端連接的充電開關(guān)7、輸出端與所述光耦單元4輸入端連接的比較器單元9、連接在被充電電池8與所述比較器單元9一個輸入端之間的電流反饋單元12、分別有輸出端連接到所述比較器單元9和充電開關(guān)7的CPU單元10，以及連接在所述CPU單元10的一個輸入端與所述被充電電池8之間的A/D轉(zhuǎn)換單元11。
本實用新型的微型快速充電器，其特征還在于，所述開關(guān)控制單元5中包含的第一開關(guān)三極管Q101與第二開關(guān)三極管Q102的集電極之間連接有加速電容器C105。
本實用新型的微型快速充電器，其特征還在于，所述比較器單元9包含由多個電阻R216-R216-n組成的電阻網(wǎng)絡(luò)、運算放大器IC201、電容器C204、電阻R209-R215及TL431。
本實用新型的微型快速充電器，其特征還在于，所述A/D轉(zhuǎn)換單元11包含型號為D732的A/D轉(zhuǎn)換芯片。
本實用新型的微型快速充電器，其特征還在于，所述CPU單元10包含型號為WT952的單片微處理器。
本實用新型的微型快速充電器，其特征還在于，所述開關(guān)元件單元2由V-MOS FET開關(guān)管組成，其源極電阻是由多個小阻值電阻R104-106串接而成。
本實用新型的微型快速充電器，其特征還在于，所述電流反饋單元12是一個電阻R206。
本實用新型的微型快速充電器，其特征還在于，所述低壓整流濾波單元6與所述開關(guān)變壓器3次級的連接使得電路本身小電流供電為正激輸出而用于充電的大電流輸出為負(fù)激輸出。
本實用新型的微型快速充電器，其特征還在于，所述機(jī)殼包括底座100、可轉(zhuǎn)動覆蓋在底座上而打開與底座形成充電電池插入腔的活動蓋101，所述機(jī)殼的一側(cè)設(shè)有市電連接插座102，另一側(cè)設(shè)有工作指示燈103。
實施本實用新型的微型快速充電器，由于采用微電腦控制開關(guān)電源，使機(jī)器自身的功耗降至很低，靜態(tài)及充電狀態(tài)時只有微溫，并支持密集裝配，適合包括鎳鎘、鎳氫及鋰電池在內(nèi)的各類大哥大電池的充電，同時，由于使用SMT貼裝，將開關(guān)電源與充電控制集中于一體，使整個充電器的體積做得很小，便于攜帶和使用，體積只有一包香煙的3/4，此外，利用本實用新型制造的微型(迷你型)的快速充電器，通過微處理器編程對充電電流特性的檢測判斷所充電電池的類型，并根據(jù)最佳充電效果所要求的充電電流對其進(jìn)行快速充電，以0.5A電流對龜型600mAH的薄電池充滿僅需1個多小時，充滿大容量鋰電池佳僅需3小時，且充電充足，充滿后自動渦流補償電池自放電，充電足而不過充，對電池?zé)o任何損害。最后，由于直接采用220V市電，使用方便而費用較低。
結(jié)合附圖和實施例，進(jìn)一步說明本實用新型的特點，附圖中

圖1是本實用新型的微型快速充電器的外殼結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型的微型快速充電器的邏輯方框圖。
圖3是本實用新型的微型快速充電器中開關(guān)電源部分的電路原理圖。
圖4是本實用新型的微型快速充電器中基于微電腦的充電電流控制部分的電路原理圖。
圖5是圖4中CPU單元10的連接細(xì)節(jié)圖。
圖6是圖4中A/D轉(zhuǎn)換單元11的連接細(xì)節(jié)圖。
在圖1示出的本實用新型的微型快速充電器的外殼結(jié)構(gòu)示意圖中，可以看到，該微型快速充電器的機(jī)殼包括底座100、可轉(zhuǎn)動覆蓋在底座上而打開與底座形成充電電池插入腔的活動蓋101，活動蓋合攏成一比香煙合略小的匣體，便于攜帶，活動蓋101可以翻開，翻開活動蓋后可插入欲充電電池并使電池的觸點與充電觸點良好接觸。在機(jī)殼的一側(cè)設(shè)有市電連接插座102，另一側(cè)設(shè)有工作指示燈103。
在圖2示出的本實用新型的微型快速充電器的邏輯方框圖中，開關(guān)電源部分包括整流濾波單元1、開關(guān)元件單元2、開關(guān)變壓器3及開關(guān)控制單元5及光耦單元4。微電腦的充電電流控制部分包括低壓整流濾波單元6、充電開關(guān)7、比較器單元9、電流反饋單元12、CPU單元10，以及A/D轉(zhuǎn)換單元11，圖中8是被充電電池。
圖2中所說的整流濾波單元1在圖3的電路圖中由C101、R101、LC、整流橋、C102和C103等組成；開關(guān)元件單元2是一個V-MOS的FET；開關(guān)變壓器單元3是一個有初級、次級繞組的變壓器B；開關(guān)控制單元5包括第一開關(guān)三極管Q101、第二開關(guān)三極管Q102、中功率三極管Q103、R104-112、DZ1-DZ3、C105-C107等；低壓整流濾波單元6包括兩個整流二極管、C201、C202等；充電開關(guān)在圖4電路圖中包括Q201、R201、R202、Q202、R203等比較器單元9包括運算放大器IC201、C204、R209、R210-216、TL431、R208等；CPU單元10是型號為T952的單片微處理器，其外部連接見圖5；A/D轉(zhuǎn)換單元11是型號為D732的A/D芯片，其外部連接見圖6；電流反饋單元是電阻R206，它用于將被充電電池的充電電流反饋到比較器單元9。
結(jié)合圖3，說明本實用新型的微型快速充電器中內(nèi)置式開關(guān)電源的電路原理及改進(jìn)。如圖所示，為減小體積、減少元件數(shù)量，開關(guān)變壓器單元B(圖2中2)采用E16磁芯，開關(guān)元件單元2采用V-MOS場效應(yīng)管作開關(guān)器件，在形式上與普通V-MOS場效應(yīng)開關(guān)電源電路形式相近，但為解決普通開關(guān)電源存在的靜態(tài)功耗大、大功率元件多而影響微型化的問題，本實用新型通過以下技術(shù)措施來少用大功率元件及降低靜態(tài)功耗1)對小功耗的電阻電容C102、C105、C107、R107、R108、R109、R110、R111、R112、R113均采用0805貼片元件，對Q101、Q102采用貼片三極管，而D101、D102、D103采用貼片二極管；2)對V-MOS場效應(yīng)管源極電阻，因功率稍大，采用三個1/8W小電阻(R104、R105、R106)并聯(lián)，其它電阻則采用1/8W小電阻；3)為縮短V-MOS開關(guān)管的關(guān)斷時間，提高效率，降低V-MOS功耗及提高開關(guān)速度，在Q101與Q102集電極之間加接電容器C105作為加速電容，另外，Q103采用體積較小的大電流中功率管(1A、60V)，以便更好地吸收浪涌電流，提高開關(guān)速度；4)為提高可靠性，在Q103的C、E極間加接穩(wěn)壓管DZ1，以確保因后級電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換等負(fù)載變化時，開關(guān)電源自身限制電壓輸出，不易失控；5)該開關(guān)電源的電路形式為反激式開關(guān)電源，但考慮到降低靜態(tài)功耗，V1電壓輸出組采用正激輸出，V1輸出電源主要提供后級控制部分用電，電流較小，采用正激輸出有利于降低V-MOS開關(guān)管靜態(tài)功耗，又因電流小，不影響正常反激式工作方式。V2為反激式輸出端，用于提供大電流對充電電池充電。
下面結(jié)合圖4，說明本實用新型的微型快速充電器中基于微電腦的充電電流控制單元的電路原理及改進(jìn)。普通開關(guān)電源通常都是電壓穩(wěn)定型電源，在本電路中，為了減少充電時電能損耗，也為有效控制充電，對開關(guān)電源采用輸出電流控制，而不是單純電壓控制。如圖所示，在對電池充電時，Q201導(dǎo)通，電流從V2端經(jīng)電池、R206到達(dá)V2-，R206兩端電壓差反映電流大小，送入IC 201運算放大器，IC201又通過控制光耦合器控制開關(guān)電源的輸出功率，負(fù)反饋過程如下充電電流過大-＞R206兩端壓降大-＞T1點電壓低于T2點-＞G點電位開高-＞減小開關(guān)電源輸出-＞充電電流減小。
微電腦處理器CPU通過改變R216-1到R216-n的n個電阻懸空或低電平，可以改變T2點的電位，而T2都的電位又控制了充電電流，這樣，CPU可以隨意調(diào)節(jié)充電電流的大小，而與電池電壓無關(guān)。CPU又通過A/D轉(zhuǎn)換電路采樣電池電壓，分析電池充電曲線，判斷各類電池及其充電飽和點，電池充滿后，CPU又控制Q201截止，停止充電，然后又控制Q201對電池進(jìn)行渦流補電。
CPU控制充電電流的電阻網(wǎng)絡(luò)R216-1到R216-n，可根據(jù)實際需要，只有一個或n個電阻，即n＝1到8。
由于采用電流穩(wěn)定法充電，充電電壓范圍寬，對通常鎳鎘、鎳氫(龜形電池標(biāo)稱電壓6V，變化范圍在6V到7.5V間，鋰電池(龜形鋰電池標(biāo)稱7.2V，電壓變化范圍在6V到8.6V之間)均能適用。
圖4中的CPU采用專用的952 CPU，通過比程，能夠通過對被充電電池充電特性的檢測精確檢測出鎳鎘、鎳氫、鋰等各類電池的類型并查出其相應(yīng)充電飽和點，使充電充分而不過度，以保證最佳充電效果。
實施上述實例，實測220V交流靜態(tài)耗電電流為8毫安，充電時耗電電流為30毫安，對充電電池最大充電電流為500毫安。
利用本專利的思想，可以開發(fā)出應(yīng)用于其他領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品，但都可能落在由權(quán)利要求書所限定的本專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種微型快速克電器，其特征在于包括機(jī)殼，及設(shè)在機(jī)殼內(nèi)部的微型化的內(nèi)置式開關(guān)電源及對該開關(guān)電源進(jìn)行充電電流控制的微電腦裝置，所述開關(guān)電源部分包括整流濾波單元1、連接所述整流濾波單元1輸出端的開關(guān)元件單元2、與所述開關(guān)元件單元輸出端連接的開關(guān)變壓器3及控制所述開關(guān)元件單元2的開關(guān)控制單元5，還包括與所述開關(guān)控制單元5連接的光耦單元4，所述微電腦的充電電流控制部分包括連接在所述開關(guān)變壓器3次級的低壓整流濾波單元6、與該低壓整流濾波單元6的輸出端連接的充電開關(guān)7、輸出端與所述光耦單元4輸入端連接的比較器單元9、連接在被充電電池8與所述比較器單元9一個輸入端之間的電流反饋單元12、分別有輸出端連接到所述比較器單元9和充電開關(guān)7的CPU單元10，以及連接在所述CPU單元10的一個輸入端與所述被充電電池8之間的A/D轉(zhuǎn)換單元11。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型快速充電器，其特征在于，所述開關(guān)控制單元5中包含的第一開關(guān)三極管Q101與第二開關(guān)三極管Q102的集電極之間連接有加速電容器C105。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型快速充電器，其特征在于，所述比較器單元9包含由多個電阻R216-R216-n組成的電阻網(wǎng)絡(luò)、運算放大器IC201、電容器C204、電阻R209-R215及TL431等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型快速充電器，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換單元11包含型號為D732的A/D轉(zhuǎn)換芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型快速充電器，其特征在于，所述CPU單元10包含型號為WT952的單片微處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型快速充電器，其特征在于，所述開關(guān)元件單元2由V-MOS FET開關(guān)管組成，其源極電阻是由多個小阻值電阻R104-106串接而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型快速充電器，其特征在于，所述電流反饋單元12是一個電阻R206。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型快速充電器，其特征在于，所述低壓整流濾波單元6與所述開關(guān)變壓器3次級的連接使得電路本身小電流供電為正激輸出而用于充電的大電流輸出為負(fù)激輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型快速充電器，其特征在于，所述機(jī)殼包括底座、可轉(zhuǎn)動覆蓋在底座上而打開與底座形成充電電池插入腔的活動蓋，所述機(jī)殼的一側(cè)設(shè)有市電連接插座，另一側(cè)設(shè)有工作指示燈。
專利摘要一種微型快速充電器包括微型化的內(nèi)置式開關(guān)電源及對該開關(guān)電源進(jìn)行充電電流控制的微電腦裝置,由于采用微電腦控制開關(guān)電源,使機(jī)器自身的功耗降至很低,并支持密集裝配,整個充電器的體積可以做得很小,便于攜帶和使用,適合包括鎳鎘、鎳氫及鋰電池在內(nèi)的各類大哥大電池的充電,充電快速而且足量但不過充,對電池?zé)o任何損害。
文檔編號H02J7/02GK2294540SQ9623701
公開日1998年10月14日 申請日期1996年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月30日
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