專利名稱：脈寬可調(diào)的鉛酸電池開關(guān)式充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉛酸電池充電過程中的溫度自動控制電路，尤其涉及一種適合于寬電壓變動范圍的溫度自動檢測及自動控制的充電電路。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鉛酸電池充電溫度自動控制型電路，是由溫控開關(guān)為檢測元件，并由許多電子元件構(gòu)成的電壓或電流控制裝置，對充電過程中的電池進(jìn)行充電自動控制，并在可充電電池飽和而溫度升高時，借由溫控開關(guān)的檢測，使充電電路轉(zhuǎn)為對充電電池輸入較小的電流作保持型充電。但現(xiàn)有的鉛酸電池溫度自動充電控制電路零件繁多，構(gòu)造復(fù)雜，成本較高以及可靠性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種適合于鉛酸電池寬電壓充電及溫度自動控制的電路，該充電電路適用于鉛酸電池寬電壓充電及溫度的自動控制，其溫度自動控制電路構(gòu)造簡單，成本低廉，可靠性較高。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明脈寬可調(diào)的鉛酸電池開關(guān)式充電電路，由適用寬電壓范圍的暫態(tài)保持電路，及供檢測可充電電池溫度的負(fù)溫度系數(shù)電阻元件為運作條件所構(gòu)成，在電池充電飽和而可充電電池溫度上升至設(shè)定值時，負(fù)溫度系數(shù)電阻元件溫度上升降低電阻值，進(jìn)而操控電路自動截止及轉(zhuǎn)換為小電流保持充電，并在可充電電池降溫，負(fù)溫度系數(shù)電阻元件電阻值回升時，或在設(shè)定電源電壓變動范圍內(nèi)維持保持充電狀態(tài)，而于取下可充電電池或切斷電源時產(chǎn)生還原功能。所述電路借助可充電電池所直接間接耦合的負(fù)溫度系數(shù)電阻元件，在可充電電池充電飽和溫度上升時操縱可控硅切斷主充電電流。其主要構(gòu)成包括:充電電源可以是為純直流、半波直流、全波直流、間歇脈動直流及有漣波直流電源。充電電源可為穩(wěn)壓電源或設(shè)定電壓變化范圍內(nèi)的可變動電壓電源；可充電電池:為可匹配溫控開關(guān)裝置的可充放電二次電池的并具有飽和時溫度上升的特征的；寬電壓范圍由固態(tài)電子或電機等電路元件所構(gòu)成，供接受可充電電池本身所配置供檢測可充電電池溫度的負(fù)溫度系數(shù)電阻元件的操控，而于可充電電池充電接近飽和溫度上升時負(fù)溫度系數(shù)電阻阻值降低進(jìn)而操控整流器SCR斷路，再借可控硅SCR陽極A與陰極K并列的傍路分流電路通過較小的補充充電電流而構(gòu)成對可充電電池保持充電功能，并具有能適用于寬電壓變化范圍內(nèi)維持暫態(tài)保持電路的保持充電功能，以匹配較款電壓范圍的變動而不受干擾，直到電源關(guān)閉或可充電電池取下，而使暫態(tài)保持電路還原。本發(fā)明的有益效果是:鉛酸電池充電及溫度自動控制電路能夠在較寬的電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)對鉛酸電池充電，且電路構(gòu)造簡單，成本低廉，可靠性較高。


圖1為配置負(fù)溫度系數(shù)電阻元件構(gòu)成的自動截止充電電路示意圖；圖2為圖1電路加設(shè)回流二極管以具有緊急自動供電功能電路不意圖；圖中:交流變壓器T100、交流限流阻抗Z100、整流器BR100、直流限流阻抗裝置Z100、穩(wěn)壓元件VZ1000、可充電電池BlOl阻隔二極管CR102、可控硅SCR101、限流電阻RlOl發(fā)光二極管LED101、LED102、過載保護(hù)元件F101、陽極A ;、陰極K;觸發(fā)閘極G、燈絲型燈泡LlO 1、分壓電阻R102、Rl 11、觸發(fā)電容ClO I光耦合器PC101、分流電阻R100、負(fù)溫度系數(shù)電阻元件NTClOl穩(wěn)壓二極管ZD101、ZD110、VZ110、傍路分流電阻R103、放電二極管CRlOl主動電阻Rl 10 、限流電阻Rl 12、回流二極管FD201。
具體實施例方式圖1所示采用負(fù)溫度系數(shù)電阻的自動截止充電電路，其充電電源含純直流、半波直流、全波直流、間歇脈動直流及有漣波直流電源；充電電源可為穩(wěn)壓電源或設(shè)定電壓變化范圍內(nèi)的可變動電壓電源；由下列電路元件所構(gòu)成；交流變壓器Tioo:為一次側(cè)供輸入交流電能，二次側(cè)供輸出交流電能的，交流變壓器可依電路需要而選擇性使用或舍棄不用而直接輸入交流電流的；交流限流阻抗ZlOO:為供防止負(fù)載側(cè)短路的電容性或電感性或電阻性的阻抗元件或由前者兩種或兩種以上阻抗構(gòu)合的混合型交流限流阻抗裝置，供串聯(lián)于交流電源與整流器BR100之間，此項交流限流阻抗ZlOO可依需要選擇性設(shè)置；直流限流阻抗裝置ZlOO:為依需要作選擇的元件，當(dāng)電源為直流電源或電流為由交流整流的直流電源而未在交流側(cè)串聯(lián)交流限流阻抗ZlOO時，則可選擇設(shè)置由電阻或主動晶體及驅(qū)動電路所構(gòu)成的直流限流阻抗裝置串聯(lián)于直流電源與負(fù)載側(cè)之間的，此項直流限流阻抗裝置ZlOO可依需要選擇性設(shè)置；穩(wěn)壓元件VZ1000:為依需要作選擇的元件由穩(wěn)壓二極管或由二極管組的順向偏壓所構(gòu)成，以提供穩(wěn)壓功能；可充電電池BlOl:為由各種飽和時具溫度上升特性的可充電電池，與阻隔二極管CR102及與可控硅SCRlOl呈順向串聯(lián)；顯示及保護(hù)電路:可充電電池BlOl與阻隔二極管CR102及可控硅SCRlOl串聯(lián)電路與充電電源間可依需求的必要性而作選擇性設(shè)置限流電阻RlOl與發(fā)光二極管LEDlOl并聯(lián)構(gòu)成顯示功能再串聯(lián)過載保護(hù)元件F101，進(jìn)而與可控硅SCRlOl陽極A與陰極K及可充電電池BlOl順向串聯(lián)后通往充電電源；前述限流電阻RlOl及發(fā)光二級體LEDlOl及過載保護(hù)元件FlOl也可由燈絲型燈泡LlOl所取代，此項顯示及保護(hù)電路可依需要選擇性設(shè)置；分壓電阻R102與觸發(fā)電容ClOl相串聯(lián)，分壓電阻R102接腳之一端連接于可充電電源正極，觸發(fā)電容ClOl接腳另一端則與光耦合器PClOl的晶體側(cè)串聯(lián)再通往可控硅SCRlOl的觸發(fā)閘極G ;可控硅SCRlOl的陽極通往充電電源正極；光耦合器PClOl輸出端與觸發(fā)電容ClOI的串接點及與陰極K之間可依需要選擇性增設(shè)并聯(lián)分流電阻RlOO以調(diào)節(jié)閘流的穩(wěn)定性及觸發(fā)靈敏度；
光I禹合器PClOl:為由發(fā)光二極管構(gòu)成輸入側(cè)以及與發(fā)光二極管相對的光感應(yīng)晶體構(gòu)成輸出側(cè)，其輸入側(cè)供接受耦合于可充電電池的負(fù)溫度系數(shù)電阻的操控；其輸出側(cè)供與可控硅SCRlOl的閘極串聯(lián)；負(fù)溫度系數(shù)電阻元件NTClOl:含由負(fù)溫度系數(shù)電阻元件所構(gòu)成，供與可充電電池BlOl作直接或間接耦合以隨可充電電池的溫升而降低其電阻值。顯示用發(fā)光二極管LED102及與LED102串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管ZDlOl為供構(gòu)成限壓及分流功能，為呈并聯(lián)跨接于分壓電阻R102與電容ClOl的連接點以及充電電源負(fù)極之間以產(chǎn)生限壓及傍路分流功能，而其限壓功能為能抑制電源電壓變動時對電容端壓的干擾，而流經(jīng)穩(wěn)壓二極管ZDlOl (或進(jìn)一步流經(jīng)選擇性設(shè)置與穩(wěn)壓二極管ZDlOl串聯(lián)的發(fā)光二極管LED102)的電流也供作為于可控硅SCRlOl關(guān)閉后對可充電電池BlOl作補充充電，此項顯示及保護(hù)電路可依據(jù)需要選擇性設(shè)置。傍路分流電阻R103:為供于關(guān)機或取下可充電電池時作為觸發(fā)電容ClOl的放電電阻，若可充電電池所需補充充電電流較大時，則可在可控硅SCRlOI陽極A與陰極K之間選擇性加設(shè)并列分流電阻以相對增加保持充電電流，此項傍路分流電阻R103可依需要選擇性設(shè)置；放電二極管CRlOl:為并列于可控硅SCRlOl的陰極K及觸發(fā)閘極G間，其極性為于可充電電池BlOl取下時能使觸發(fā)電容ClOl經(jīng)傍路分流電阻R103及上述放電二極管CRlOl構(gòu)成放電電路；穩(wěn)壓電源:為由阻隔二極管CR102與充電電源輸出端呈順向串接，并由其串接點及充電電源的另一端，供并聯(lián)由主動電阻RllO與穩(wěn)壓二極管ZDllO串聯(lián)而成的穩(wěn)壓電源；穩(wěn)壓二極管VZllO的兩端為穩(wěn)壓電源輸出端；或可由其它固態(tài)或機電式穩(wěn)壓電路所構(gòu)成，此項傍路分流電阻R103可依需要選擇性設(shè)置；分壓電路:為由限流電阻R112與光耦合器PClOl的輸入端串聯(lián)，再與負(fù)溫度系數(shù)電阻元件并聯(lián)后共同串聯(lián)分壓電阻R111，再并聯(lián)于穩(wěn)壓電源，此項傍路分流電阻R103可依
需要選擇性設(shè)置。圖1所述電路的動作過程如下:開始對可充電電池充電時，經(jīng)由分壓電阻R102對觸發(fā)電容ClOl的瞬間充電電流觸發(fā)導(dǎo)通可控硅SCRlOl的觸發(fā)閘極G進(jìn)而觸發(fā)可控硅SCRlOl使電路以正常充電電流值對電池BlOl充電，當(dāng)電池BlOl接近飽和而溫度升高時，與其所直接或間接耦合的負(fù)溫度系數(shù)電阻元件電阻值降低，其兩端電壓也降低，使光耦合器PClOl的輸入側(cè)LED熄滅，其輸出側(cè)呈截止，使可控硅SCRlOl導(dǎo)流中斷，而充電電流經(jīng)傍路分流電阻R103及流經(jīng)分壓電阻R102并與流經(jīng)具有分流功能的發(fā)光二極管LED102及流經(jīng)穩(wěn)壓二極管ZDlOl (及所選擇性串設(shè)發(fā)光二極管LED102)的合成端壓相同，而不受電源電壓變動的影響；當(dāng)負(fù)溫度系數(shù)電阻元件溫度降低使其電阻值上升時，無論在保持性充電期間或復(fù)歸期間，如電源電壓在設(shè)定范圍內(nèi)變動，則觸發(fā)電容ClOl的電位不變，因此無電流流經(jīng)可控硅SCRlOl觸發(fā)閘極G，所以可控硅SCRlOl繼續(xù)維持?jǐn)嗦窢顟B(tài)；當(dāng)充電完成取下電池BlOl或切斷交流輸入電能時，則觸發(fā)電容ClOl所蓄電能經(jīng)傍路分流電阻R103及放電二極管CRlOl放電，使電路恢復(fù)而呈待觸發(fā)的預(yù)備狀態(tài)。此外，前述實施例可進(jìn)一步加設(shè)回流二極管FD201，供于電源中斷時，使可充電電池能經(jīng)回流二極管對原直流電源C200正負(fù)輸出端所驅(qū)動的負(fù)載供電。圖2為圖1所示電路加設(shè)回流二極管FD201以具有緊急自動供電功能電路，其主要構(gòu)成包括:回流二極管FD201:為呈逆向并聯(lián)于可充電電池BlOl正端與直流電源C200正端之間；負(fù)載:為并聯(lián)于可充電電池BlOl負(fù)端與電源正端，正常時由電源電能驅(qū)動負(fù)載，電流中斷時改由回流二極管FD201構(gòu)成供電回路；觸發(fā)電容ClOl:為與負(fù)載并聯(lián)以穩(wěn)定切換過程，可視需要選擇其電容值或省略不用。圖1、圖2所述實例中，在不變電路原理下可作下列應(yīng)用選擇:(I)根據(jù)需要設(shè)計各元件的極性及串聯(lián)關(guān)系以匹配電源與電路的極性關(guān)系；(2)根據(jù)需要選擇可充電電池BlOl的正極為連接于電源正極而由可控硅SCRlOl的陰極K通往電源負(fù)端；或由可控硅SCRlOl的陽極A連接于電源正極而由可充電電池BlOl的負(fù)極通往電源負(fù)端。(3)根據(jù)需要將充電電路元件(負(fù)溫度系數(shù)電阻元件NTC101)制作組合于充電器，或?qū)⒊潆婋娐吩c可充電電池制作組合成一體或其中部分電路元件設(shè)置于充電器，而其它部分設(shè)置于可充電電池，而以導(dǎo)電連接裝置或接點或插頭插座互相連接。綜上所述，本發(fā)明的脈寬可調(diào)的鉛酸電池開關(guān)式充電電路，以可充電電池所配置的負(fù)溫度系數(shù)電阻元件NTClOl對蓄電瓶充電飽和與溫升狀態(tài)的感測為運作條件而構(gòu)成的自動截止充電電路，以在電池充電飽和時能自動換為補充充電狀態(tài)，并能限制電源電壓變動對電容端壓的干擾，而流經(jīng)分壓電阻R102的電流及流經(jīng)分流穩(wěn)壓二極管ZDlOl (及選擇性串設(shè)的發(fā)電二極管LED102)的電流作為對可充電電池的補充充電，以及進(jìn)一步具有回流二極管以構(gòu)成緊急自動供電電路功能，因而具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，可靠性高等積極優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種脈寬可調(diào)的鉛酸電池開關(guān)式充電電路，其特征是:包括一個暫態(tài)保持電路，回流二極管，及供檢測鉛蓄電池溫度的負(fù)溫度系數(shù)電阻元件所構(gòu)成，在電池充電飽和而可充電電池溫度上升至設(shè)定值時，負(fù)溫度系數(shù)電阻元件隨溫度上升降低電阻值，操控電路自動截止及轉(zhuǎn)換為小電流充電；并在電池降溫負(fù)溫度系數(shù)電阻元件電阻值回升時，或在設(shè)定電源電壓變動范圍內(nèi)維持小電流充電狀態(tài)，而當(dāng)取下鉛蓄電池或切斷電源時還原。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈寬可調(diào)的鉛酸電池開關(guān)式充電電路，其特征是:還包括一個交流變壓器(TlOO)，交流限流阻抗(Z100)串聯(lián)于交流電源與整流器(BR100)之間、直流限流阻抗(Z100)串聯(lián)于直流電源與負(fù)載側(cè)，可充電電池(BlOl)由飽和時具溫度上升特性的可充電電池，阻隔二極管CR102及與可控硅(SCRlOl)呈順向串聯(lián)，限流電阻(RlOl)與發(fā)光二極管(LEDlOl)并聯(lián)再串聯(lián)過載保護(hù)元件(FlOl)后與可控硅(SCRlOl)陽極(A)與陰極(K)及可充電電池(BlOl)順向串聯(lián)后通往充電電源負(fù)極，分壓電阻(R102)與觸發(fā)電容(ClOl)相串聯(lián)，分壓電阻(R102) —端連接與可充電電源正極，觸發(fā)電容(ClOl)接腳另一端則與光耦合器(PClOl)的晶體側(cè)串聯(lián)再通往可控硅(SCRlOl)的觸發(fā)閘極(G)，可控硅(SCRlOl)的陽極通往充電電源正極，光耦合器(PClOl)輸出端與觸發(fā)電容(ClOl)串接點及與陰極(K)之間增設(shè)并聯(lián)分流電阻(R100)，光耦合器(PClOl)由發(fā)光二極管構(gòu)成輸入側(cè)，發(fā)光二極管相對的光感應(yīng)晶體構(gòu)成輸出側(cè)，其輸入側(cè)供接受耦合于可充電電池的負(fù)溫度系數(shù)電阻的操控；其輸出側(cè)供與可控硅(SCRlOl)之間閘極串聯(lián)；負(fù)溫度系數(shù)電阻(NTClOl)與可充電電池(BlOl)作溫度耦合，顯示用發(fā)光二極管(LED102)及與(LED102)串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管(ZDlOl)呈并聯(lián)跨接于分壓電阻(R102)與電容(ClOl)的連接點以及充電電源負(fù)極之間，放電二極管(CRlOl)并聯(lián)于可控硅(SCRlOl)的陰極(K)及閘極(G)間，其極性為于可充電電池(BlOl)取下時能使電容(ClOl)經(jīng)傍路分流電阻(R103)及上述二極管(CRlOl)構(gòu)成電路，穩(wěn)壓電源由阻隔二極管(CR102)與充電電源輸出端呈順向串接，并由其串接點及充電電源的另一端，供并聯(lián)由主動電阻(RllO)與穩(wěn)壓二極管(ZDllO)串聯(lián)而成的穩(wěn)壓電源；穩(wěn)壓二極管(VZllO)的兩端為穩(wěn)壓電源輸出端，由限流電阻(R112)與光耦合器(PClOl)的輸入端串聯(lián)，再與負(fù)溫度系數(shù)電阻元件并聯(lián)后共同串聯(lián)分壓電阻(Rlll)，再并聯(lián)于穩(wěn)壓電源。`
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述脈寬可調(diào)的鉛酸電池開關(guān)式充電電路，其特征是:還可以加設(shè)回流二極管(FD201)，為呈逆向并聯(lián)于可充電電池(BlOl)正端與直流電源(C200)正端之間；負(fù)載并聯(lián)于可充電電池(BlOl)負(fù)端與電源正端，正常時由電源電能驅(qū)動負(fù)載，電流中斷時改由回流二極管(FD201)構(gòu)成供電回路，觸發(fā)電容(ClOl)與負(fù)載并聯(lián)以穩(wěn)定切換過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈寬可調(diào)的鉛酸電池開關(guān)式充電電路，其特征是:電路中各元件的極性以串聯(lián)方式匹配電源與電路的極性關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈寬可調(diào)的鉛酸電池開關(guān)式充電電路，其特征是:可依需要選擇可充電電池(BlOl)的正極連接電源正極而由可控硅(SCRlOl)的陰極(K)通往電源負(fù)極；或由可控硅(SCRlOl)的陽極(A)連接電源正極而由可充電電池(BlOl)的負(fù)極通往電源負(fù)端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈寬可調(diào)的鉛酸電池開關(guān)式充電電路，其特征是:負(fù)溫度系數(shù)電阻可以制作組合于充電器，或?qū)⑷炕虿糠殖潆婋娐吩c可充電電池制作組合成一體，而以導(dǎo)線用插頭和插座互相連接?！?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種脈寬可調(diào)的鉛酸電池開關(guān)式充電電路，由適用于寬電壓范圍的暫態(tài)保持電路，及供檢測可充電電池溫度的負(fù)溫度系數(shù)電阻元件所構(gòu)成，在電池充電飽和而可充電電池溫度上升至設(shè)定值時，負(fù)溫度系數(shù)電阻元件隨溫度上升降低電阻值，進(jìn)而操控電路自動截止及轉(zhuǎn)換為小電流保持充電，并在可充電電池降溫，負(fù)溫度系數(shù)電阻阻值回升時，或在設(shè)定電源電壓變動范圍內(nèi)維持小電流保持充電狀態(tài)，而于取下可充電電池或切斷電源時產(chǎn)生還原功能。此電路并可適用于設(shè)有回流二極管以構(gòu)成緊急自動供電功能，因此具有溫度自動控制電路構(gòu)造簡單，成本低廉，可靠性較高優(yōu)點。
文檔編號H02J7/00GK103107566SQ20111036168
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者黃宏偉 申請人:上海位特電子電器有限公司