專利名稱：袖珍充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種利用交流市電做電源的電池充電裝置，進(jìn)而言之是用于給單體電池，尤其是小容量的單體電池充電的充電器。
現(xiàn)有的上述充電裝置包括電路部分和安裝電路部分的盒體，所說的盒體有安放電池的電池艙，電池艙有艙蓋，用于封閉艙內(nèi)的電池。就電路部分而言，一般是采用變壓式電源電路(由電源變壓器和整流電路等組成)將市電轉(zhuǎn)變?yōu)楹线m的直流電來給電池充電，由于采用了電源變壓器，這種充電器的體積大重量重?cái)y帶使用不便。另有一種充電器是采用限流式電源電路，所說的限流式電源電路包括限流電路和整流電路，交流市電經(jīng)限流、整流后，輸出直流電流，其中，限流電路可以采用交流電容器(利用其對交流電的限流作用)，整流電路可以采用橋式整流電路，其輸出電流的大小主要取決于市電電壓和限流電路，因此當(dāng)電路確定后該電流基本為恒定直流?，F(xiàn)有采用限流式電源電路的充電器是以其所提供的恒定直流為充電電流，需要充電的電池直接串聯(lián)起來接于該電源電路的輸出端之間，充電電流能夠流經(jīng)每個電池為之充電。但是，這種充電器其充電回路是單回路，在其制成后只能為固定數(shù)目的電池充電，當(dāng)電池?cái)?shù)目減少時整個充電回路不能接通，充電無法進(jìn)行，也就是說這種充電器不能按照需要對任意數(shù)目的電池進(jìn)行充電，這給使用帶來很大不便。
本發(fā)明的任務(wù)是給出一種體積小重量輕便于攜帶使用并且在一定數(shù)目范圍內(nèi)能夠按照需要給任意數(shù)目的電池充電的充電器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，采用限流式電源電路，以其提供的恒定直流電流作充電電流，其特征在于，本發(fā)明的電路部分還包括有若干充電單元，所說的充電單元相串聯(lián)并與上述限流式電源電路連接，該電源電路所提供的充電電流能夠流經(jīng)上述的每個充電單元，所說的充電單元包括有充電支路和導(dǎo)流支路，充電支路與導(dǎo)流支路相并聯(lián)，其中，充電支路用于給電池充電，當(dāng)電池接入充電支路時，進(jìn)入該充電單元的充電電流能夠流經(jīng)充電支路對該支路中的電池進(jìn)行充電；導(dǎo)流支路用于對充電電流進(jìn)行導(dǎo)流或分流，當(dāng)充電支路未接電池(即開路)時，進(jìn)入該充電單元的充電電流能夠通過導(dǎo)流支路流出。這樣，某一充電單元是否接有電池不影響整個充電回路的接通狀態(tài)，充電電流可以繼續(xù)流經(jīng)其它充電單元使之仍能夠?yàn)殡姵爻潆?，亦即每個充電單元可以獨(dú)立地為電池充電。由上述可見，本發(fā)明的充電器在一定數(shù)目范圍內(nèi)能夠按照需要對任意數(shù)目的電池進(jìn)行充電。
采用合適的導(dǎo)流支路和充電支路，協(xié)調(diào)這兩個支路的等效阻值可以更好地為電池充電。在正常充電時，充電電流絕大部分流經(jīng)充電支路為電池充電，要求導(dǎo)流支路的等效阻值遠(yuǎn)大于充電支路(包括電池)的等效阻值；當(dāng)需要較小的充電電流時，可以采用合適的導(dǎo)流支路令其分流多余的電流，使流經(jīng)充電支路的電流合乎要求上述中，充電電流絕大部分或一部分流經(jīng)充電支路為電池充電，充電單元為充電狀態(tài)；當(dāng)電池取出或?qū)﹄姵剡M(jìn)行涓細(xì)電流充電時充電電流全部或絕大部分經(jīng)導(dǎo)流支路流出，充電單元為導(dǎo)流狀態(tài)，為降低功耗，導(dǎo)流支路的等效阻值較小為好。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1是本發(fā)明的電路原理框圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1充電單元的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例2充電單元的電路原理圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例3充電單元的電路原理圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例4充電單元的電路原理圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例5的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，交流市電經(jīng)限流式電源電路轉(zhuǎn)變?yōu)楹愣ㄖ绷麟娏饔米鞒潆婋娏鳎舾沙潆妴卧啻?lián)連接于電源電路的輸出端之間，充電單元包括相互并聯(lián)的充電支路和導(dǎo)流支路。
實(shí)施例1導(dǎo)流支路采用穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管在其兩端電壓小于其穩(wěn)定電壓時不導(dǎo)通，等效阻值很大，流經(jīng)它的電流很??；當(dāng)其兩端電壓達(dá)到穩(wěn)定電壓時穩(wěn)壓管導(dǎo)通，等效阻值較小，流經(jīng)它的電流可以很大，穩(wěn)壓管的這種特性適合作導(dǎo)流支路。如圖2所示，導(dǎo)流支路采用穩(wěn)壓管21，充電支路包括一對用于連接電池的電池連接極板22和與該連接極板相串聯(lián)的發(fā)光二極管23，該發(fā)光二極管用作充電狀態(tài)指示，其中，導(dǎo)流支路的導(dǎo)通電壓(使導(dǎo)流支路導(dǎo)通的電壓，在這里相當(dāng)于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓)大于充電單元在充電狀態(tài)時的壓降。在正常充電時，充電電流絕大部分流經(jīng)充電支路，充電單元的壓降小于導(dǎo)流支路的導(dǎo)通電壓，導(dǎo)流支路不導(dǎo)通，流經(jīng)導(dǎo)流支路的電流很小；當(dāng)電池從充電支路取出后，充電支路開路，導(dǎo)流支路導(dǎo)通，充電電流經(jīng)導(dǎo)流支路流出，充電單元的壓降稍有升高(選擇合適的穩(wěn)壓管可使其壓降上升不高)，這樣，導(dǎo)流支路的等效阻值較小，有利于降低功耗。在需要較小的充電電流時，可以采用合適的電阻，將其與穩(wěn)壓管并聯(lián)一同組成導(dǎo)流支路來分流多余的電流。由上述可見，采用穩(wěn)壓管作導(dǎo)流支路能夠較好地使導(dǎo)流支路起到導(dǎo)流作用。顯然，上述的穩(wěn)壓管也可以用其它器件或者器件的組合來代替，只要這種器件或器件組合具有與上述穩(wěn)壓管相似的特性，可以使導(dǎo)流支路較好地起到作用，例如，可以采用發(fā)光二極管、負(fù)阻發(fā)光二極管或者相串聯(lián)的若干普通二極管的組合等。
實(shí)施例2將發(fā)光二極管直接串聯(lián)在充電支路中指示充電狀態(tài)功耗較大，因?yàn)?，在充電狀態(tài)時發(fā)光二極管的壓降較高，功耗較大；在采用穩(wěn)壓管作導(dǎo)流支路時，充電支路中發(fā)光二極管的串入要求導(dǎo)流支路的導(dǎo)通電壓較高，這樣，在導(dǎo)流狀態(tài)時導(dǎo)流支路的功耗較大。為降低功耗，充電單元包括有指示支路，用于指示充電狀態(tài)，該指示支路與導(dǎo)流支路和充電支路并聯(lián)，如圖3所示，指示支路包括三極管31和發(fā)光二極管32，在充電支路中有與電池連接極板33相串聯(lián)的電阻34，其中，三極管通過其集電極與發(fā)光二極管連接，通過其基極與電阻34連接，電阻34用作基極電阻，為三極管提供基極電壓。充電狀態(tài)時，充電電流流經(jīng)充電支路并在基極電阻上產(chǎn)生壓降使三極管導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)光指示出充電狀態(tài)；導(dǎo)流狀態(tài)時充電支路開路，基極電阻不能為三極管提供基極電壓，指示支路截止，發(fā)光二極管不發(fā)光。由于充電狀態(tài)時基極電阻的壓降較小，這樣，導(dǎo)流支路的導(dǎo)通電壓可以較低，而通過指示支路的電流可以控制得很小，因此采用這種方式指示充電狀態(tài)功耗較小。顯然，上述基極電阻除采用電阻外還可以采用其它合適的器件，例如普通二極管等。另外，上述的指示支路還可以包括一只發(fā)光二極管，用于指示電池是否充滿，該充滿指示二極管與上述發(fā)光二極管32相并聯(lián)，其門坎電壓較發(fā)光管32的高，充電初期，電池電壓較低，充電單元的壓降較小，充滿指示二極管不發(fā)光，隨著充電的進(jìn)行電池電壓升高，當(dāng)電池充滿其電壓達(dá)到規(guī)定值時充電單元的壓降達(dá)到預(yù)定值，充滿指示二極管導(dǎo)通發(fā)光，指示電池已經(jīng)充滿。對于采用負(fù)阻發(fā)光二極管作導(dǎo)流支路的充電單元，由于負(fù)阻二極管在其兩端電壓低于其轉(zhuǎn)折電壓時不導(dǎo)通，而當(dāng)其導(dǎo)通時其兩端電壓減小且遠(yuǎn)小于其轉(zhuǎn)折電壓，這樣，協(xié)調(diào)充電支路的等效阻值可以使充電單元在導(dǎo)流狀態(tài)時的壓降低于其在充電狀態(tài)時的壓降，其充電狀態(tài)指示方式可以是充電單元包括充電指示支路和充滿指示支路，兩個指示支路均與導(dǎo)流支路和充電支路并聯(lián)，采用發(fā)光二極管作指示器件，其中，充電指示支路所采用的發(fā)光二極管門坎電壓較充滿指示支路的低，同時，充電支路中有與電池連接極板相串聯(lián)的電阻，用于協(xié)調(diào)充電單元在充電狀態(tài)時的壓降。充電狀態(tài)時，充電單元的壓降使充電指示支路導(dǎo)通，指示出充電狀態(tài)，隨著充電的進(jìn)行，電池電壓升高，當(dāng)電池充滿時，充電單元的壓降達(dá)到預(yù)定值，使充滿指示支路導(dǎo)通，指示電池已經(jīng)充滿；導(dǎo)流狀態(tài)時，導(dǎo)流支路導(dǎo)通，充電單元的壓降較低，兩個指示支路均截止。
實(shí)施例3為防止電池充電過度，應(yīng)對充電過程進(jìn)行控制，圖4是采用電壓法(以充電過程中電池電壓為控制信號，當(dāng)電池電壓充到規(guī)定值時停止充電或轉(zhuǎn)換為涓流充電)，利用集成電路開關(guān)控制充電過程，集成開關(guān)有輸入端、輸出端、控制端和地端，當(dāng)控制端電壓達(dá)到集成開關(guān)的閉合電壓時輸入端至輸出端接通，反之?dāng)嚅_。利用集成開關(guān)等組成導(dǎo)流支路，同時協(xié)調(diào)充電支路(包括接入的電池)與導(dǎo)流支路的等效阻值，以充電過程中電池電壓信號控制集成開關(guān)進(jìn)而控制導(dǎo)流支路，使得在電池未飽和時導(dǎo)流支路截止，充電電流流經(jīng)充電支路給電池充電，在電池充滿時導(dǎo)流支路導(dǎo)通，充電電流經(jīng)導(dǎo)流支路流出停止給電池充電或僅保持涓細(xì)電流流經(jīng)充電支路對電池進(jìn)行涓流充電。圖4中集成開關(guān)為TWH8778，其輸入端1接于充電單元正端(充電電流流入的一端)，輸出端2通過電阻6和地端4一同接于充電單元負(fù)端(充電電流流出的一端)，輸入端至輸出端以及電阻6組成導(dǎo)流支路，輸出端2通過電阻7與控制端5連接，控制端5通過電阻8與充電支路中電池連接極板9的正極板連接，該連接極板的負(fù)極板接于充電單元負(fù)端，電阻10與連接極板9相串聯(lián)，連接極板9和電阻10組成充電支路。上述電阻6、電阻7和電阻8用于協(xié)調(diào)電池的充電終了閥值電壓，即協(xié)調(diào)集成開關(guān)的閉合電壓及斷開電壓同電池的起始充電電壓及終了充電電壓，使其相互適合。在電池電壓高于起始充電電壓時，電池被認(rèn)為已經(jīng)飽和，不為其充電；當(dāng)?shù)陀谄鹗汲潆婋妷簳r，電池被認(rèn)為未飽和，對其充電，當(dāng)電池電壓達(dá)到終了充電電壓時充電過程停止或轉(zhuǎn)換為涓流充電。上述電阻10用于協(xié)調(diào)充電支路和導(dǎo)流支路的等效阻值，在導(dǎo)流狀態(tài)時，導(dǎo)流支路的等效阻值遠(yuǎn)小于充電支路的等效阻值以使充電電流全部或絕大部分經(jīng)導(dǎo)流支路流出。上述的電阻也可以是二極管等器件或這些器件的組合，例如，電阻6可以采用若干普通二極管的串聯(lián)組合或穩(wěn)壓管；電阻10可以是發(fā)光二極管(同時兼作充電狀態(tài)指示)，在該發(fā)光二極管的兩端并聯(lián)適合的電阻可以保持在導(dǎo)流狀態(tài)時有涓細(xì)電流流經(jīng)充電支路對電池進(jìn)行涓流充電。上述的集成電路開關(guān)除TWH8778外也可以采用其它類型的集成開關(guān)，例如TWH8751等。
實(shí)施例4為防止電池過度充電也可以采用電壓法利用負(fù)阻發(fā)光二極管控制充電過程。如圖5所示，導(dǎo)流支路包括負(fù)阻二極管51，充電支路包括電池連接極板52和與該連接極板串聯(lián)的電阻53，電阻53用于協(xié)調(diào)充電支路(包括電池)與導(dǎo)流支路的等效阻值。充電初期，充電單元的壓降低于負(fù)阻二極管的轉(zhuǎn)折電壓，負(fù)阻二極管截止，亦即導(dǎo)流支路截止，充電電流流經(jīng)充電支路給電池充電；當(dāng)電池充滿其電壓達(dá)到規(guī)定值時，充電單元的壓降升高達(dá)到負(fù)阻二極管的轉(zhuǎn)折電壓使導(dǎo)流支路導(dǎo)通，充電電流全部或絕大部分經(jīng)導(dǎo)流支路流出。上述電阻53也可以是二極管等器件或這些器件的組合，例如可以是適合的發(fā)光二極管與電阻的并聯(lián)，其中，發(fā)光二極管兼作充電狀態(tài)指示，電阻可以保持在導(dǎo)流狀態(tài)時有涓細(xì)電流流經(jīng)充電支路對電池進(jìn)行涓流充電。
實(shí)施例5在使用中，為避免因接觸電池連接極板而可能受到電擊，可以采用聯(lián)鎖開關(guān)，該聯(lián)鎖開關(guān)與電池艙蓋聯(lián)動，當(dāng)電池艙蓋開啟或閉合時聯(lián)鎖開關(guān)動作，切換相關(guān)的電路，使得連接極板(當(dāng)其顯露在外時)能夠與市電隔離。例如，在電池艙蓋開啟時(連接極板顯露在外)聯(lián)動聯(lián)鎖開關(guān)，將相關(guān)電路切斷(停止給電池充電)，使得連接極板與市電隔離；在電池艙蓋閉合時聯(lián)鎖開關(guān)將相關(guān)電路接通，可以為電池充電。所采用的聯(lián)鎖開關(guān)及其安裝方式和聯(lián)鎖開關(guān)切換相關(guān)電路的方式可以有多種，例如，可以采用按鈕開關(guān)，電池艙蓋閉合時艙蓋壓按開關(guān)的按鈕，開關(guān)閉合，將相關(guān)電路接通；電池艙蓋開啟時按鈕開關(guān)恢復(fù)常態(tài)，開關(guān)斷開，切斷相關(guān)電路，使連接極板與市電隔離。也可以采用接插件來對相關(guān)電路進(jìn)行切換，如圖6所示，在電池艙蓋上有接插片61，盒體內(nèi)相應(yīng)位置處有接插座62，當(dāng)電池艙蓋閉合時，接插片與接插座接合，將相關(guān)電路接通；當(dāng)電池艙蓋開啟時接插片與接插座分離切斷相關(guān)電路，使連接極板與市電隔離。聯(lián)鎖開關(guān)切換相關(guān)電路的方式可以是切換電源電路的市電輸入端或其直流輸出端。
本發(fā)明的充電器其電路部分不采用電源變壓器，而是采用體積小重量輕的元器件，這使該充電器整體重量輕體積小便于攜帶，而且成本低功耗小，同時，由于該充電器的每個充電單元均能夠獨(dú)立地為電池充電，因此該充電器在一定數(shù)目范圍內(nèi)能夠按照需要對任意數(shù)目的電池進(jìn)行充電，給使用帶來很大方便。
權(quán)利要求1.一種利用交流市電作電源用于給單體電池充電的充電器，它包括電路部分和用于安裝電路部分的盒體，所說的盒體包括電池艙和電池艙蓋，所說的電路部分包括限流式電源電路，用于提供充電電流，本發(fā)明的特征在于，所說的電路部分還包括有充電單元，所說的充電單元相串聯(lián)并與上述限流式電源電路連接，該電源電路所提供的充電電流能夠流經(jīng)上述的每個充電單元，所說的充電單元包括有充電支路和導(dǎo)流支路，所說的充電支路與導(dǎo)流支路相并聯(lián)，其中，充電支路用于為電池充電，導(dǎo)流支路用于對充電電流進(jìn)行導(dǎo)流或分流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電器，其特征在于，所說充電單元的導(dǎo)流支路包括穩(wěn)壓管或與穩(wěn)壓管具有相似特性的其它器件或器件組合，充電支路包括電池連接極板，所說導(dǎo)流支路的導(dǎo)通電壓大于充電狀態(tài)時充電單元的壓降。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的充電器，其特征在于，所說的充電單元包括有指示支路，所說的指示支路與導(dǎo)流支路和充電支路并聯(lián)，所說的指示支路包括三極管和發(fā)光二極管，并且所說的充電支路包括有與電池連接極板相串聯(lián)的基極電阻，所說的三極管通過其集電極與發(fā)光二極管連接，通過其基極與基極電阻連接，充電狀態(tài)時指示支路導(dǎo)通，指示出充電狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電器，其特征在于，所說的充電單元包括有集成電路開關(guān)，所說集成開關(guān)的輸入端1接于該充電單元正端，輸出端2通過電阻6和地端4一同接于充電單元負(fù)端，輸入端至輸出端及電阻6組成導(dǎo)流支路，輸出端2通過電阻7與控制端5連接，控制端5通過電阻8與充電支路中電池連接極板9的正極板連接，電池連接極板9的負(fù)極板接于充電單元負(fù)端，電阻10與電池連接極板9相串聯(lián)，電池連接極板9和電阻10組成充電支路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電器，其特征在于，所說充電單元的導(dǎo)流支路包括負(fù)阻二極管，充電支路包括電池連接極板和與該連接極板相串聯(lián)的電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或5所述的充電器，其特征在于，所說的充電器還包括有聯(lián)鎖開關(guān)，該聯(lián)鎖開關(guān)與電池艙蓋聯(lián)動，使得電池連接極板在其顯露在外時能夠與市電隔離。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電器，其特征在于，所說的充電器還包括有聯(lián)鎖開關(guān)，該聯(lián)鎖開關(guān)與電池艙蓋聯(lián)動，使得電池連接極板在其顯露在外時能夠與市電隔離。
專利摘要一種利用交流市電做電源用于給單體電池，尤其是小容量的單體電池充電的充電器，是針對現(xiàn)有的這種充電器體積大重量重，或者不能按照需要為任意數(shù)目的電池充電而提出的。本裝置采用限流式電源電路，以其提供的恒定直流電流為充電電流，若干充電單元串聯(lián)并與該電源電路連接，充電單元包括相互并聯(lián)的導(dǎo)流支路和充電支路，每個充電單元能夠獨(dú)立地為電池充電。本裝置的充電器體積小重量輕功耗小，在一定數(shù)目范圍內(nèi)可以給任意數(shù)目的電池充電。
文檔編號H02J7/02GK2157617SQ93213249
公開日1994年2月23日 申請日期1993年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月24日
發(fā)明者付文杰 申請人:付文杰