智能鋰電池充電器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于直流電源及充電器領域。
【背景技術】
[0002]目前，許多軍用或民用設備均使用鋰電池作為供電電源，經過調查，軍用設備中使用的鋰電池多為7.2V、14.4V、25.2V三種電壓制式，民用設備多為USB充電的單節鋰電池。部隊采購每種鋰電池時均配有鋰電池充電器，久而久之，部隊就積累了大量的鋰電池充電設備。每個戰士使用的設備越多，出勤或執行任務時所需要攜帶的充電器設備就越多，而且每個鋰電池充電器的使用方法因為生產廠家的不同有所差異，戰士要花時間去學習；電池生產廠家配備的鋰電池充電器往往只用一種輸入方式，即AC200V交流輸入，而部隊有些作戰車上沒有AC220V交流電源，只有DC24V直流電源，所以使用起來很不方便，而且也浪費極大。

【發明內容】

[0003]本發明的目的提供一種智能鋰電池充電器，解決了上述問題，只需要攜帶一種充電設備就能給所有裝備的鋰電池充電。
[0004]本發明的技術方案是:一種智能鋰電池充電器，其特征是包括AC220V和DC24V兩種輸入電源方式，有兩種充電接口，一種接口為特種鋰電池充電接口，一種接口為標準USB充電接口，特種鋰電池充電接口可為7.2V、14.4V、25.2V三種電壓制式的鋰電池充電，該充電器能夠對上述三種電壓制式的鋰電池進行識別并自動調整充電截止電壓，充電電流可在IA?4A的范圍內調節；
[0005]AC220V輸入通過AC/DC電路轉換成DC24V直流電源和輸入DC24V共同組成DC24V直流母線為特種鋰電池充電電路和標準USB充電電路供電，兩種輸入方式自適應，并且互為備份；
[0006]其中特種鋰電池充電電路包括功率變換電路、電池電壓自適應電路、輔助電源電路、控制電路、充電電流控制電路、溫度采樣電路和顯示電路；功率變換電路采用高頻降壓型開關穩壓器，將輸入DC24V轉換成不同的輸出電壓為不同電壓制式的鋰電池充電；電池電壓自適應電路通過判斷充電端口的電池電壓，確定充電端口連接鋰電池的電壓制式，將此信息反饋給控制電路，由控制電路控制功率變換電路輸出相對應的充電電壓為鋰電池充電；輔助電源電路將輸入DC24V轉換成5V為控制電路供電；充電電流控制電路接受來自用戶的充電電流設定指令以及采樣當前的電池充電電流，將信息反饋給控制電路，由控制電路控制功率變換電路的輸出電流值，自動為電池恒流充電；溫度采樣電路采樣當前的環境溫度，當環境低于-20°C時，停止對電池充電，保護電池不受損害；顯示電路接受控制電路的指令，顯示當前電池的充電狀態，紅燈亮表示電池正在充電，綠燈亮表示電池已充滿；控制電路是本電路的核心，它通過接受輸出端的電壓、電流、環境溫度信號，通過干預功率變換電路的反饋電路，達到對功率變換電路輸出電壓和輸出電流的調節以及開通或關閉功率變換電路，并根據當前充電電流的大小判斷電池是否充滿發送指令給顯示電路顯示進行顯示;
[0007]其中標準USB充電電路不包括電池電壓自適應電路，其余電路與特種鋰電池充電電路相同，輸出電壓為固定DC5V輸出。
[0008]所述特種鋰電池充電功率變換電路先用升壓電路將輸入DC24V轉換成DC35V，再用降壓電路將DC35V轉換成7.2V制式、14.4V制式、25.2V制式的充電電壓進行輸出。
[0009]其中升壓電路為BOOST升壓電路，主控制芯片為TI公司的升壓穩壓器LM5022，加上設計的外圍電路實現DC/DC的電壓變換功能，將輸入DC24V升壓成DC35V輸出。
[0010]其中降壓電路為BUCK降壓電路，主控制芯片為TI公司的降壓穩壓器LM5117，根據采樣電池電壓，通過給定的反饋電壓將DC35V轉換成7.2V制式、14.4V制式、25.2V制式的充電電壓以及相應的充電電流進行輸出。
[0011]所述控制電路由一片MCU組成，通過采樣電壓、電流和溫度信號，對功率變換電路的反饋電路進行干預，使其輸出預定的充電電壓和充電電流，并通過充電電流信號判斷電池是否充滿并發送信號給指示燈進行顯示。
[0012]所述充電電流控制電路中R5為電流采樣電阻，將充電電流轉換成電壓信號送運算放大器NI，運算放大器NI根據當前電流的給定信號輸出相應的電壓，干預功率變換電路的反饋電壓達到恒流充電，另外通過調節電位器R4，改變運算放大器的給定電壓，達到充電電流IA?4A可調的功能。
[0013]所述標準USB充電功率變換電路只采用一級標準BUCK降壓電路將輸入DC24V轉換成5V電壓輸出，主控制芯片為TI公司的降壓穩壓器LM5576。
[0014]所述電池電壓自適應電路通過MCU的A/D采集端口采樣充電端口的電池電壓，判斷當前連接充電的電池電壓制式，控制MOS管Vl或V2的導通狀態來干預功率變換電路的反饋電壓值，使功率變換電路輸出與當前連接電池電壓制式相對應的充電電壓為電池充電。
[0015]本發明智能鋰電池充電器能自動適應AC220V和DC24V兩種輸入電壓，在兩種輸入電壓方式下均能夠正常為鋰電池充電。
[0016]該充電器能夠對上述三種電壓制式的鋰電池進行識別并自動調整充電截止電壓。標準USB充電接口可以給各種使用USB充電的設備或民用終端充電，滿足戰士個人需求；特種鋰電池充電接口的充電電流默認設定為1A，并可以在IA?4A的范圍內調節，以滿足不同容量的電池進行充電，標準USB充電接口為固定的IA。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明智能鋰電池充電器原理框圖。
[0018]圖2是本發明特種鋰電池充電電路原理框圖。
[0019]圖3是本發明標準USB充電電路框圖。
[0020]圖4是本發明AC/DC電路原理圖。
[0021]圖5是本發明升降壓電路原理圖。
[0022]圖6是本發明降壓電路原理圖。
[0023]圖7是本發明標準USB充電功率變換電路原理圖。
[0024]圖8是本發明輔助電源電路原理圖。
[0025]圖9是本發明電池電壓自適應電路原理圖。
[0026]圖10是本發明充電電流控制電路原理圖。
[0027]圖11是本發明控制電路原理圖。
[0028]圖12是本發明溫度采樣原理圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0030]本發明智能鋰電池充電器能自動適應AC220V和DC24V兩種輸入電壓，在兩種輸入電壓方式下均能夠正常為鋰電池充電。
[0031 ] 本發明智能鋰電池充電器有兩種充電接口，一種接口為特種鋰電池充電接口，一種接口為標準USB充電接口。特種鋰電池充電接口專為上文提到的三種電壓制式(7.2V制式、14.4V制式、25.2V制式)的鋰電池充電，該充電接口能夠對上述三種電壓制式的鋰電池進行識別并自動調整充電截止電壓，標準USB充電接口可以給各種使用USB充電的設備或民用終端充電，滿足戰士個人需求。特種鋰電池充電接口的充電電流默認設定為1A，并可以在IA?4A的范圍內調節，以滿足不同容量的電池進行充電，標準USB充電接口為固定的IA0
[0032]本發明智能鋰電池充電器可通過指示燈顯示電池的充電狀態，當指示燈為紅色時，表示電池正在充電，當指示燈為綠色時，表示電池已充滿。由于鋰離子電池在低溫狀態下充電會出現沉積現象，使電池內部堿液凝固，發生短路，所以該充電器有溫度檢測功能，當環境溫度低于-20 V時充電器會停止充電，保護電池不被損壞。
[0033]圖1是本發明的總原理框圖，由框圖可以看出，本發明有AC220V和DC24V兩種輸入電源方式，AC220V輸入通過AC/DC電路轉換成DC24V直流電源和輸入DC24V共同組成DC24V直流母線為特種鋰電池充電電路和標準USB充電電路供電，兩種輸入方式自適應，并且互為備份。
[0034]圖2為本發明的特種鋰電池充電電路的原理框圖，由框圖可以看出，特種鋰電池充電電路的輸入電壓為DC24V，其余由功率變換電路、電池電壓自適應電路、輔助電源電路、控制電路、充電電流控制電路、溫度采樣電路和顯示電路組成。功率變換電路采用高頻降壓型開關穩壓器，將輸入DC24V轉換成不同的輸出電壓為不同電壓制式的鋰電池充電。電池電壓自適應電路的功能是通過判斷充電端口的電池電壓，確定充電端口連接鋰電池的電壓制式，將此信息反饋給控制電路，由控制電路控制功率變換電路輸出相對應的充電電壓為鋰電池充電。輔助電源電路的功能是將輸入DC24V轉換成5V為控制電路供電。充電電流控制電路的功能是接受來自用戶的充電電流設定指令以及采樣當前的電池充電電流，將信息反饋給控制電路，由控制電路控制功率變換電路的輸出電流值，自動為電池恒流充電。溫度采樣電路的功能是采樣當前的環境溫度，當環境低于_20°C時，停止對電池充電，保