一種提高蓄電池壽命的充電器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高蓄電池壽命的充電器，包括：MOSFET管、二極管D1、電阻Rs、電感L、UC3909控制芯片，電阻R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，Rs1，Rs2，Rs3，Rs4，Rg1，Rg2，Rovc1，Rovc2，電容C1，C2，C3，C4，Ct，二極管D2，D3。UC3909控制芯片是核心器件，精確地控制蓄電池的充電速率，根據(jù)充電狀態(tài)控制充電器的輸出電壓和電流。根據(jù)電池狀態(tài)實(shí)現(xiàn)涓流充電、快速充電、過壓充電、浮充充電四個充電狀態(tài)。充電器采用電壓、電流雙閉環(huán)控制，在不同的階段使不同的閉環(huán)起主導(dǎo)作用，從而達(dá)到恒壓、恒流的控制規(guī)律。此充電器可使蓄電池的容量達(dá)到額定值，延長其壽命。
【專利說明】一種提高蓄電池壽命的充電器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種充電器，特別是一種提高蓄電池壽命的充電器。

【背景技術(shù)】
[0002]普通的充電器一般由MOSFET管、二極管、電阻器、電感和普通驅(qū)動器等組成，電感L 一端連接MOSFET管的S極，另一端連接蓄電池正極，二極管的陰極接MOSFET管的S極，電阻器一端接二極管的陽極，另一端接蓄電池負(fù)極和地，MOSFET管的G極接普通驅(qū)動器。由普通驅(qū)動器控制MOSFET管的開關(guān)，為蓄電池提供恒壓充電。
[0003]近年來，在中小型UPS不間斷電源中，廣泛使用密封式免維護(hù)鉛酸蓄電池作為儲存電能的裝置。它的價格比較貴，一般大約占UPS電源總生產(chǎn)成本的1/4?1/5左右，在返修的UPS電源中，由于蓄電池故障而引起UPS電源不能正常工作的比例占1/3左右。普通的充電器，不能適應(yīng)蓄電池的充電特性，使得蓄電池很難發(fā)揮其最大效率和達(dá)到額定的使用壽命，特別是軍用UPS不間斷電源的蓄電池，在使用環(huán)境溫度變化大的情況下，普通的充電器更難滿足其充電要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種提高蓄電池壽命的充電器，解決目前恒壓充電器導(dǎo)致UPS不間斷電源中蓄電池故障率高的問題。
[0005]—種有利于提高蓄電池壽命的充電器,包括:M0SFET管、二極管D1、電阻Rs和電感 L，還包括:控制芯片、RU R2、R3、R4、，R5、R6、R7、RsU Rs2、Rs3、Rs4、RgU Rg2、RovcURovc2、Cl、C2、C3、C4、Ct、二極管 D2 和二極管 D3。
[0006]電感L 一端與MOSFET管的S極連接，電感L另一端與Rsl的一端連接，Rsl的另一端與控制芯片的CHGENB腳連接；Rs4 —端與控制芯片的STATLV腳連接，Rs4另一端與Rs2和Rs3相連的一端連接，Rs2的另一端與控制芯片的CHGENB腳連接，Rs3的另一端與地連接；二極管Dl的陰極與MOSFET管的S極連接，二極管Dl的陽極與控制芯片的CS+腳連接；電阻Rs —端與控制芯片的CS+腳連接，電阻Rs另一端與地連接；控制芯片的CS-腳和GND腳與地連接；M0SFET管的G極與控制芯片的OUT腳連接；C4 一端與控制芯片的VLOGIC腳連接，C4另一端與地連接；R6—端與控制芯片的VLOGIC腳連接，R6另一端與控制芯片的STATl腳連接；二極管D2陽極與控制芯片的STATl腳連接，二極管D2陰極與地連接；R7—端與控制芯片的VLOGIC腳連接，R7另一端與控制芯片的STATO腳連接；二極管D3陽極與控制芯片的STATO腳連接，二極管D3陰極與地連接；Rovc2—端與控制芯片的VLOGIC腳連接，Rovc2另一端與控制芯片的OVCTAP腳連接；Ct 一端與控制芯片的OSC腳連接，Ct另一端與地連接；Rovcl —端與控制芯片的OVCTAP腳連接，Rovcl另一端與控制芯片的CSO腳連接；Rgl—端與控制芯片的CA-腳連接，Rgl另一端與控制芯片的CSO腳連接；控制芯片的VA-腳與R5—端連接，R5另一端與C3—端連接，C3另一端與控制芯片的VAO腳連接；控制芯片的CA-腳與R4 —端連接，R4另一端與C2 —端連接，C2另一端與控制芯片的CAO腳連接；Rg2 —端與控制芯片的CA-腳連接，Rg2另一端與控制芯片的VAO腳連接；Cl 一端與控制芯片的VCC腳連接，Cl另一端與地連接；Rl—端與控制芯片的REST腳連接，Rl另一端與地連接；R2—端與控制芯片的RlO腳連接，R2另一端與地連接；R3一端與控制芯片的RTHM腳連接，R3另一端與地連接。
[0007]控制芯片采用UC3909，具有平均電流限制的電壓控制回路，控制鉛酸電池的充電速率，該芯片產(chǎn)生充電狀態(tài)邏輯電平，根據(jù)充電狀態(tài)控制充電器的輸出電壓和電流。根據(jù)電池狀態(tài)實(shí)現(xiàn)涓流充電、快速充電、過壓充電、浮充充電四個充電狀態(tài)，從而使蓄電池的容量達(dá)到額定值，延長其壽命。
[0008]涓流充電工作過程:本充電模式適用于新蓄電池或深度放電的蓄電池充電初期，蓄電池Bat電壓通過電阻Rs2與電阻RsI相連端被采樣后進(jìn)入控制芯片的充電啟動比較器輸入端CHGENB腳，由于采樣電壓低于基準(zhǔn)電壓，控制芯片的STATLV腳為低電平，控制芯片的CA-腳變?yōu)楦唠娖?，控制芯片的CAO腳變?yōu)榈碗娖?，控制芯片的OUT腳發(fā)出的PWM信號脈寬變窄，開關(guān)MOSFET管導(dǎo)通時間變短，蓄電池Bat進(jìn)入涓流充電狀態(tài)。此狀態(tài)采用的是恒流充電方式，充電器采用0.0lC的小電流對蓄電池Bat進(jìn)行充電，使電池電壓緩慢上升。
[0009]快速充電工作過程:蓄電池Bat經(jīng)過涓流充電過程，電壓有所升高，通過電阻Rs2與電阻Rsl相連端被采樣后進(jìn)入控制芯片的CHGENB腳，由于采樣電壓高于基準(zhǔn)電壓，但低于過充電壓，控制芯片的STATLV腳仍為低電平，控制芯片的STATO腳變?yōu)楦唠娖?，蓄電池Bat進(jìn)入快速充電狀態(tài)。此狀態(tài)采用的是恒流充電方式，最大允許充電電流由電池類型和結(jié)構(gòu)決定，通常在0.5C到2C之間選擇，使電池電壓在短時間內(nèi)上升到過充電壓水平。
[0010]過壓充電工作過程:蓄電池Bat的電壓大于過充電壓的95%時，蓄電池Bat的電壓通過電阻Rs2與電阻Rsl相連端被采樣后進(jìn)入控制芯片的CHGENB腳，控制芯片的STATO腳變?yōu)榈碗娖剑刂菩酒腟TATl腳變?yōu)楦唠娖?，蓄電池Bat進(jìn)入過充充電狀態(tài)。此狀態(tài)采用的是恒壓充電方式，電壓控制回路相對穩(wěn)定，而充電電流逐漸減小，控制芯片的CS+腳電壓逐漸上升到2.3V。
[0011]浮充充電工作過程:當(dāng)蓄電池Bat的充電電流小于設(shè)定的下限時，控制芯片的STATLV腳變?yōu)楦唠娖剑刂菩酒腟TATO腳變?yōu)楦唠娖?，蓄電池Bat進(jìn)入浮充充電狀態(tài)。此狀態(tài)采用的是恒壓充電方式，電壓穩(wěn)定在浮充充電電壓。在浮充狀態(tài)下，當(dāng)電池電壓低于浮充電壓的90 %時.充電器能夠自動返回到大電流快速充電狀態(tài)。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):基于UC3909的充電器實(shí)現(xiàn)了四階段充電方式，可以為蓄電池其提供在不同狀態(tài)時合適的充電電壓和電流，將恒流充電快速安全地對蓄電池進(jìn)行初始充電和恒壓充電進(jìn)一步對蓄電池充電有效地結(jié)合起來，并帶有溫度補(bǔ)償功能，從而使蓄電池的容量達(dá)到額定值，延長其壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1 一種有利于提高蓄電池壽命的充電器電路圖。
[0014]1.控制芯片。

【具體實(shí)施方式】
[0015]一種提高蓄電池壽命的充電器，包括=MOSFET管、二極管D1、電阻Rs和電感L，還包括:控制芯片 1、Rl、R2、R3、R4、，R5、R6、R7、Rsl、Rs2、Rs3、Rs4、Rgl、Rg2、Rovcl、Rovc2、Cl、C2、C3、C4、Ct、二極管 D2 和二極管 D3。
[0016]電感L 一端與MOSFET管Q的S極連接，電感L另一端與Rsl的一端連接，Rsl的另一端與控制芯片I的CHGENB腳連接；Rs4 —端與控制芯片I的STATLV腳連接，Rs4另一端與Rs2和Rs3相連的一端連接，Rs2的另一端與控制芯片I的CHGENB腳連接，Rs3的另一端與地連接；Dl的陰極與MOSFET管Q的S極連接，Dl的陽極與控制芯片I的CS+腳連接；電阻Rs —端與控制芯片I的CS+腳連接，電阻Rs另一端與地連接；控制芯片I的CS-腳和GND腳與地連接；M0SFET管Q的G極與控制芯片I的OUT腳連接；C4 一端與控制芯片I的VLOGIC腳連接，C4另一端與地連接；R6 —端與控制芯片I的VLOGIC腳連接，R6另一端與控制芯片I的STATl腳連接；D2陽極與控制芯片I的STATl腳連接，D2陰極與地連接；R7 —端與控制芯片I的VLOGIC腳連接，R7另一端與控制芯片I的STATO腳連接；D3陽極與控制芯片I的STATO腳連接，D3陰極與地連接；Rovc2 —端與控制芯片I的VLOGIC腳連接，Rovc2另一端與控制芯片I的OVCTAP腳連接；Ct 一端與控制芯片I的OSC腳連接，Ct另一端與地連接；Rovcl —端與控制芯片I的OVCTAP腳連接，Rovcl另一端與控制芯片I的CSO腳連接；Rgl —端與控制芯片I的CA-腳連接，Rgl另一端與控制芯片I的CSO腳連接；控制芯片I的VA-腳與R5 —端連接，R5另一端與C3 —端連接，C3另一端與控制芯片I的VAO腳連接；控制芯片I的CA-腳與R4 —端連接，R4另一端與C2 —端連接，C2另一端與控制芯片I的CAO腳連接；Rg2 —端與控制芯片I的CA-腳連接，Rg2另一端與控制芯片I的VAO腳連接；Cl 一端與控制芯片I的VCC腳連接，Cl另一端與地連接；Rl —端與控制芯片I的REST腳連接，Rl另一端與地連接；R2 —端與控制芯片I的RlO腳連接，R2另一端與地連接；R3—端與控制芯片I的RTHM腳連接，R3另一端與地連接;
控制芯片I采用UC3909，具有平均電流限制的電壓控制回路，可以精確地控制鉛酸電池的充電速率，該芯片可產(chǎn)生充電狀態(tài)邏輯電平，可以根據(jù)充電狀態(tài)控制充電器的輸出電壓和電流。設(shè)置好外圍電路的參數(shù)，可以根據(jù)電池狀態(tài)實(shí)現(xiàn)涓流充電、快速充電、過壓充電、浮充充電四個充電狀態(tài)，從而使蓄電池的容量達(dá)到額定值，延長其壽命?？刂菩酒琁內(nèi)部的電流取樣放大器CS、電壓誤差放大器VEA、電流誤差放大器CA，構(gòu)成電壓、電流雙閉環(huán)控制。在涓流充電和恒流充電時，電壓環(huán)輸出飽和，也就是說此時電壓環(huán)為開環(huán)，電流環(huán)起主導(dǎo)作用。在過壓充電和浮充狀態(tài)時，電壓環(huán)則閉合起主導(dǎo)作用。在不同的階段使不同的閉環(huán)起主導(dǎo)作用，從而達(dá)到恒壓、恒流的控制規(guī)律。電壓誤差放大器將電池電壓采樣值與熱敏電阻引起的基準(zhǔn)電壓2.3V - 3.9mV/°C進(jìn)行比較，其輸出信號與電流取樣放大器的輸出信號疊加起來，接入電流誤差放大器的反向輸入端。電流誤差放大器的輸出信號改變PWM占空比，從而調(diào)整充電器的輸出電壓和輸出電流。
【權(quán)利要求】
1.一種提高蓄電池壽命的充電器，包括=MOSFET管、二極管D1、電阻Rs和電感L，其特征在于還包括:控制芯片(I)、Rl、R2、R3、R4、，R5、R6、R7、Rsl、Rs2、Rs3、Rs4、RgU Rg2、Rovcl、Rovc2、Cl、C2、C3、C4、Ct、二極管 D2 和二極管 D3 ； 電感L 一端與MOSFET管的S極連接，電感L另一端與Rsl的一端連接，Rsl的另一端與控制芯片(I)的CHGENB腳連接；Rs4 —端與控制芯片(I)的STATLV腳連接，Rs4另一端與Rs2和Rs3相連的一端連接，Rs2的另一端與控制芯片(I)的CHGENB腳連接，Rs3的另一端與地連接；二極管Dl的陰極與MOSFET管的S極連接，二極管Dl的陽極與控制芯片(I)的CS+腳連接；電阻Rs —端與控制芯片(I)的CS+腳連接，電阻Rs另一端與地連接；控制芯片(I)的CS-腳和GND腳與地連接；M0SFET管的G極與控制芯片(I)的OUT腳連接；C4 一端與控制芯片(I)的VLOGIC腳連接，C4另一端與地連接；R6 —端與控制芯片(I)的VLOGIC腳連接，R6另一端與控制芯片(I)的STATl腳連接；二極管D2陽極與控制芯片(I)的STATl腳連接，二極管D2陰極與地連接；R7 —端與控制芯片(I)的VLOGIC腳連接，R7另一端與控制芯片(I)的STATO腳連接；二極管D3陽極與控制芯片(I)的STATO腳連接，二極管D3陰極與地連接；Rovc2 —端與控制芯片(I)的VLOGIC腳連接，Rovc2另一端與控制芯片(I)的OVCTAP腳連接；Ct 一端與控制芯片(I)的OSC腳連接，Ct另一端與地連接；Rovcl —端與控制芯片(I)的OVCTAP腳連接，Rovcl另一端與控制芯片(I)的CSO腳連接；Rgl —端與控制芯片(I)的CA-腳連接，Rgl另一端與控制芯片(I)的CSO腳連接；控制芯片(I)的VA-腳與R5 —端連接，R5另一端與C3 —端連接，C3另一端與控制芯片(I)的VAO腳連接；控制芯片(I)的CA-腳與R4 —端連接，R4另一端與C2 —端連接，C2另一端與控制芯片(I)的CAO腳連接；Rg2 —端與控制芯片(I)的CA-腳連接，Rg2另一端與控制芯片(I)的VAO腳連接；Cl 一端與控制芯片(I)的VCC腳連接，Cl另一端與地連接；R1 —端與控制芯片(I)的REST腳連接，Rl另一端與地連接；R2 —端與控制芯片(I)的RlO腳連接，R2另一端與地連接；R3一端與控制芯片(I)的RTHM腳連接，R3另一端與地連接； 控制芯片(I)采用UC3909，該芯片產(chǎn)生充電狀態(tài)邏輯電平，根據(jù)充電狀態(tài)控制充電器的輸出電壓和電流；根據(jù)電池狀態(tài)實(shí)現(xiàn)涓流充電、快速充電、過壓充電、浮充充電四個充電狀態(tài)； 涓流充電工作過程:本充電模式適用于新蓄電池或深度放電的蓄電池充電初期，蓄電池Bat電壓通過電阻Rs2與電阻Rsl相連端被采樣后進(jìn)入控制芯片(I)的充電啟動比較器輸入端CHGENB腳，由于采樣電壓低于基準(zhǔn)電壓，控制芯片(I)的STATLV腳為低電平，控制芯片(I)的CA-腳變?yōu)楦唠娖剑刂菩酒?I)的CAO腳變?yōu)榈碗娖?，控制芯?I)的OUT腳發(fā)出的PWM信號脈寬變窄，開關(guān)MOSFET管導(dǎo)通時間變短，蓄電池Bat進(jìn)入涓流充電狀態(tài)；此狀態(tài)采用的是恒流充電方式，充電器采用0.0lC的小電流對蓄電池Bat進(jìn)行充電，使電池電壓緩慢上升； 快速充電工作過程:蓄電池Bat經(jīng)過涓流充電過程，電壓有所升高，通過電阻Rs2與電阻Rsl相連端被采樣后進(jìn)入控制芯片(I)的CHGENB腳，由于采樣電壓高于基準(zhǔn)電壓，但低于過充電壓，控制芯片(I)的STATLV腳仍為低電平，控制芯片(I)的STATO腳變?yōu)楦唠娖?，蓄電池Bat進(jìn)入快速充電狀態(tài)；此狀態(tài)采用的是恒流充電方式，最大允許充電電流由電池類型和結(jié)構(gòu)決定，通常在0.5C到2C之間選擇，使電池電壓在短時間內(nèi)上升到過充電壓水平； 過壓充電工作過程:蓄電池Bat的電壓大于過充電壓的95 %時，蓄電池Bat的電壓通過電阻Rs2與電阻Rsl相連端被采樣后進(jìn)入控制芯片(I)的CHGENB腳，控制芯片(I)的STATO腳變?yōu)榈碗娖?，控制芯?I)的STATl腳變?yōu)楦唠娖?，蓄電池Bat進(jìn)入過充充電狀態(tài)；此狀態(tài)采用的是恒壓充電方式，電壓控制回路相對穩(wěn)定，而充電電流逐漸減小，控制芯片⑴的CS+腳電壓逐漸上升到2.3V ； 浮充充電工作過程:當(dāng)蓄電池Bat的充電電流小于設(shè)定的下限時，控制芯片(I)的STATLV腳變?yōu)楦唠娖?，控制芯?I)的STATO腳變?yōu)楦唠娖?，蓄電池Bat進(jìn)入浮充充電狀態(tài)；此狀態(tài)采用的是恒壓充電方式，電壓穩(wěn)定在浮充充電電壓；在浮充狀態(tài)下，當(dāng)電池電壓低于浮充電壓的90 %時.充電器自動返回到快速充電狀態(tài)。
【文檔編號】H02J7/00GK104242409SQ201410530264
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】宋凌志, 胡永峰, 王燁 申請人:北京機(jī)械設(shè)備研究所