專利名稱：一種蓄電池充電器輸出電壓自動補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種充電裝置，具體地說是涉及一種蓄電池充電器輸出電 壓自動補償裝置。
背景技術(shù)：
不間斷電源(UPS)是用來給交流負(fù)載提供精密、穩(wěn)定不間斷交流電供給電源 設(shè)備的裝置。UPS不間斷電源所用的電池主要采用鉛酸免維護(hù)電池，蓄電池組是不間斷電源提供后備電源的核心部件，蓄電池組工作的穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個UPS系統(tǒng)能否穩(wěn)定提供不間斷電源。通常UPS的電池組采用浮充充電的工作模式，但是由于蓄電池組是通過化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電力的，因此對環(huán)境溫度的要求比較苛刻， 一般推薦使用條件為20 25"C的環(huán)境，但是很多的應(yīng)用環(huán)境無法達(dá)到這 么高的要求，特別是在邊遠(yuǎn)的地區(qū)或在無線基站等環(huán)境比較惡劣的條件下需要 使用UPS不間斷電源時，這時對蓄電池組的可靠工作就是一種嚴(yán)峻的考驗，這 時的環(huán)境條件通常會在-40 +5CTC間，面對這樣的環(huán)境條件通常的充電器往往 不能保證對電池的充電，要么會出現(xiàn)過充電，要么會出現(xiàn)欠充電的狀態(tài)，這樣 蓄電池的壽命就無法保證，通常會提前報廢。根據(jù)蓄電池的使用特性，目前一些比較有技術(shù)實力的用戶通常會安排專門 的維護(hù)人員來對電池進(jìn)行維護(hù)，他們大部分通過手動調(diào)節(jié)來調(diào)整充電器的輸出， 以確保對電池的充電，他們必須時常檢査電池組，以進(jìn)行維護(hù)，該方法對于蓄 電池的維護(hù)確實可行，可以達(dá)到一定的效果。但是由于這種方法的維護(hù)費用很 高，維護(hù)過程復(fù)雜，對多數(shù)的使用者是來說是不現(xiàn)實的，因此必須要有一種更 為簡便的方法來實現(xiàn)對電池組的充電。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種新型的、全自動蓄電池充電器輸出電壓自 動補償裝置。為了達(dá)到上述目的，本實用新型的裝置是由以下的電路組成的操作控制 器，連接工作電源，控制充電器的輸出電壓及判定是否關(guān)閉電池充電器；充電 電壓采樣電路，由兩個電阻串聯(lián)而成，對充電器的輸出電壓進(jìn)行分壓，并進(jìn)行 電壓采樣，而且連接一個二極管和一個電容，二極管起限幅作用防止過壓損傷 MCU，電容起濾波作用；充電電壓過壓保護(hù)電路，由一個電阻和一個光耦串聯(lián)而 成，控制充電器的開與關(guān)；均浮充轉(zhuǎn)換電路，由兩個電阻和一個開關(guān)串聯(lián)組成， 設(shè)置充電器的均浮充的電壓差；充電電壓溫度補償龜路，由兩個電阻和一個電 容組成，自動調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓；電池溫度檢測電路，由一個溫度傳感器 與一個電阻串聯(lián)進(jìn)行分壓然后經(jīng)另一個電阻與一個電容濾波，進(jìn)行溫度采樣，供操作控制器計算電池溫度。上述的操作控制器可以包括一個MCU控制芯片，作為本裝置的核心控制芯 片。MCU控制芯片通過采集電池的充電電壓，判定電池當(dāng)前的狀態(tài)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行均充 還是浮充，并同時采集電池的溫度，通過適當(dāng)?shù)挠嬎?，按照合適的充電補償系 數(shù)，輸出一個跟隨電池溫度呈線性變化的信號去控制充電器的輸出電壓，從而 達(dá)到自動補償電池的充電電壓的目的，同時還要判定電池的充電電壓是否超過 電池的安全充龜電壓，若超出還需要進(jìn)行保護(hù)，輸出控制信號關(guān)閉電池充電器。本實用新型的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型在電池上增加了 溫度檢測信號，可以了解電池的溫度，并通過適當(dāng)?shù)南禂?shù)調(diào)整，補償了由于溫 度變化對電池特性的影響，極大限度的保證了電池的使用壽命。本實用新型電 路具有如下特點(1) 電路簡單，參數(shù)調(diào)整方便，只需更改軟件就可，成本低；(2) 實用性強，可以適應(yīng)任何形式開關(guān)電源充電器；(3) 穩(wěn)定性強，可保證在各種條件下對充電器輸出電壓進(jìn)行線性補償；(4) 采用微控制器處理，智能化程度比較高，是高頻開關(guān)電源的發(fā)展方向。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。 圖1是本實用新型控制原理圖。圖中1、操作控制器；2、充電電壓采樣電路；3、均浮充轉(zhuǎn)換電路；4、 充電電壓過壓保護(hù)電路；5、充電電壓溫度補償電路；6、電池溫度檢測電路。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型由操作控制器1、充電電壓采樣電路;2、均浮充轉(zhuǎn) 換電路;3、充電電壓過壓保護(hù)電路;4、充電電壓溫度補償電路;5、電池溫度檢 測電路6組成。上述的操作控制器1可以包括一個MCU控制芯片，作為本裝置的核心控制 芯片。MCU控制芯片通過采集電池的充電電壓，判定電池當(dāng)前的狀態(tài)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行均 充還是浮充，并同時采集電池的溫度，通過適當(dāng)?shù)挠嬎悖凑蘸线m的充電補償 系數(shù)，輸出一個跟隨電池溫度呈線性變化的信號去控制充電器的輸出電壓，從 而達(dá)到自動補償電池的充電電壓的目的，同時還要判定電池的充電電壓是否超 過電池的安全充電電壓，若超出還需要進(jìn)行保護(hù)，輸出控制信號關(guān)閉電池充電器o所述的MCU控制芯片只要是包含有輸入/輸出(I/O) 口、有A/D口的微控 制器芯片都可以實現(xiàn)。上述的充電電壓采樣電路2由電阻R20和電阻R29組成，他對充電器的輸 出電壓V-CHG進(jìn)行分壓，然后送到MCU控制芯片的A/D采樣AD1 ，進(jìn)行電壓采樣。二極管D10起限幅作用防止過壓損傷MCU，電容C18起濾波作用；上述的均浮充轉(zhuǎn)換電路3由電阻R66、電阻R67、開關(guān)Q4組成，電阻R66 連接到充電器輸出電壓調(diào)整端VREF， MCU控制芯片根據(jù)采集到的電池充電電壓， 判定均浮充的狀態(tài)，然后從MCU控制芯片的I/0口PTA3輸出控制信號，通過電 阻R67控制開關(guān)Q4的開與關(guān)，調(diào)整電阻R66的阻值就可以設(shè)置充電器的均浮充 的電壓差。上述的充電電壓過壓保護(hù)電路4由電阻R69和光耦I(lǐng)C8組成，光耦I(lǐng)C8的 VP信號作為充電器的開關(guān)，MCU控制芯片根據(jù)采集到的充電電壓，判定電池的 充電電壓是否在安全的充電電壓范圍，若超出則通過CUP控制芯片的I/O 口 PTA2 輸出控制信號，由電阻R69控制光耦I(lǐng)C8的開通與關(guān)閉，從而控制充電器的開 與關(guān)。上述的充電電壓溫度補償電路5由電阻R52、電阻R53和電容C19組成，MCU 根據(jù)電池的溫度通過計算輸出合適的補償電壓，由MCU控制芯片的I/O 口 PTAO 輸出，此時輸出的是PWM信號，這是數(shù)字信號，必須轉(zhuǎn)化為直流信號，經(jīng)過電 阻R53、電容C19的濾波電路后PWM信號就變?yōu)橹绷餍盘?，再通過R52接到充電 器的輸出電壓反饋補償端就可以自動調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓，通過改變R53的 阻值可以設(shè)置不同的電壓調(diào)節(jié)系數(shù)。上述的電池溫度檢測電路6由溫度傳感器R27、電阻R28、電阻R28A、電容 C17組成，溫度傳感器R27安裝于電池表面，從電池上檢測電池溫度，其阻值會 隨溫度的變化而變化，通過與電阻R28進(jìn)行分壓，再經(jīng)過電阻R28A與電容C17 濾波后送MCU控制芯片的A/D 口進(jìn)行溫度采樣，供MCU控制芯片計算電池的溫 度。MCU控制芯片的第1腳連接工作電源VDD， C16作為旁路濾波電容，在充電 器正常工作時，充電電壓采樣電路2中的電阻R20接電池電壓V-CHG并與電阻 R29進(jìn)行分壓，然后將采樣到的電壓信號送到MCU控制芯片的第2腳進(jìn)行A/D轉(zhuǎn) 換，計算電池的充電電壓；MCU控制芯片根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的系數(shù)，來比較充電器 的狀態(tài)為均充模式還是浮充模式，并將信號通過MCU控制芯片的PTA3輸出口(③ 腳)輸出，送至均浮充轉(zhuǎn)換電路3;且MCU控制芯片同時還要判斷電池的充電電 壓是否超過電池允許的最高充電電壓，若超出則由電阻R69和光耦I(lǐng)C8組成的 充電電壓過壓保護(hù)電路4送出保護(hù)信號，關(guān)閉充電器的輸出，起到保護(hù)電池的 目的；溫度傳感器R27安裝于電池的表面，從電池上檢測電池溫度，在電池溫 度變化時，R27、 R28連接點的電平會發(fā)生變化，并通過電阻R28A將信號傳給 MCU控制芯片的AD2輸入口 (⑥腳)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換計算；然后MCU控制芯片根 據(jù)預(yù)先設(shè)定好的補償系數(shù)將電池的溫度通過PTAO輸出口 (⑦腳)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的 PWM數(shù)字信號，輸出接電阻R53并與電容C19進(jìn)行濾波形成直流電壓，由電阻 R52送到充電器的AC/DC變換反饋端的誤差放大器參與調(diào)整充電電壓的控制，達(dá)到對電池進(jìn)行補償目的。充電器電路的AC/DC變換器是由各種高頻AC/DC開關(guān)電源變換電路組成， 可以是隔離型的也可以是非隔離型的；電池溫度和電池電壓的檢測是由MCU內(nèi) 部的一個功能電路A/D采樣電路完成。
權(quán)利要求1. 一種蓄電池充電器輸出電壓自動補償裝置，包括操作控制器(1)，連接工作電源，控制充電器的輸出電壓及判定是否關(guān)閉電池充電器；充電電壓采樣電路(2)，由兩個電阻串聯(lián)而成，對充電器的輸出電壓進(jìn)行分壓，并進(jìn)行電壓采樣，而且連接一個二極管和一個電容，二極管起限幅作用防止過壓損傷MCU，電容起濾波作用；充電電壓過壓保護(hù)電路(4)，由一個電阻和一個光耦串聯(lián)而成，控制充電器的開與關(guān)；其特征在于，還包括以下電路均浮充轉(zhuǎn)換電路(3)，由兩個電阻和一個開關(guān)串聯(lián)組成，設(shè)置充電器的均浮充的電壓差；充電電壓溫度補償電路(5)，由兩個電阻和一個電容組成，自動調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓；電池溫度檢測電路(6)，由一個溫度傳感器與一個電阻串聯(lián)進(jìn)行分壓然后經(jīng)另一個電阻與一個電容濾波，進(jìn)行溫度采樣，供操作控制器計算電池溫度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作控制器(1)可以包括一個MCU控制芯片， 作為本裝置的核心控制芯片。
專利摘要一種蓄電池充電器輸出電壓自動補償裝置，要解決現(xiàn)有的蓄電池維護(hù)費用很高，維護(hù)過程復(fù)雜等問題。該裝置由操作控制器、充電電壓采樣電路、充電電壓過壓保護(hù)電路、均浮充轉(zhuǎn)換電路、充電電壓溫度補償電路和電池溫度檢測電路組成。該裝置對于不同蓄電池的充電特性可以方便調(diào)整充電電壓、溫度補償系數(shù)等參數(shù)，可以真正讓UPS蓄電池的管理實現(xiàn)真正的免維護(hù)，有效保證蓄電池的使用壽命，減輕用戶的維護(hù)費用，實用性很強，具有良好的市場前景。
文檔編號H02J3/18GK201113527SQ20072012874
公開日2008年9月10日 申請日期2007年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
發(fā)明者盧明福, 許勇枝, 謝偉平 申請人:漳州科華技術(shù)有限責(zé)任公司;廈門科華恒盛股份有限公司