专利名称：一种用于智能型蓄电池测试充电器的脉冲发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于智能型蓄电池测试充电器的脉冲发生装置。
技术背景蓄电池是提供和储存电能的电化学装置，按化学性质可分为酸性和碱性两 种，如铁镍蓄电池是碱性蓄电池，铅蓄电池是酸性蓄电池。普通铅酸蓄电池的工作原理是一个电化学反应过程。电解液(64%水和36%硫酸)引起的化学反应发 生在正极板的氧化铅和负极板的海绵状纯铅之间。电解液也是运送正、负极板 之间的电流流过隔板的载体。完全充电的蓄电池，电解液(64%水和36%硫酸) 的相对密度(比重)在80°F (26.7°C)时为1 .26。在不工作的荷电状态下， 正极板物资是基本纯净的二氧化铅Pb02，负极板的活性物资是海绵状纯铅Pb， 电解液是64%的水和36%的硫酸之混合溶液。当蓄电池放电时正极板上的二氧 化铅Pb02和负极板上的铅Pb都逐渐变成硫酸铅PbS04;电解液中的硫酸H2S04 则逐渐变成水H20;在这个反应过程中，电荷在直流回路中定向运动形成电流。 充电过程与放电过程正好相反，充电时正、负极板上的硫酸铅PbS04分别恢 复成原来的Pb02和Pb;电解液中的水变成硫酸H2S04;到此，极板和电解液恢 复到它们的原来形态，蓄电池被充电。铅蓄电池容量规格是蓄电池国际学会 (BCI)和汽车工程学会联合制定的。单格电池极板面积统一规格，电压取决于 极板材料和数量，额定电压为2V。蓄电池的电流额定容量，是它能给起动发动 机提供起动功率或者能给电气系统提供储备功率的指标，常用的电流额定容量 有安时额定值、冷起动能力额定值、储备容量额定值、瓦时额定值等。这些常 用的蓄电池额定容量都需要合适的仪器检测，最好能用一台既能充电又能检测 的仪器同时完成。铅蓄电池的常见外部故障有机械损伤，漏液，漏电、极柱腐蚀等， 一般容 易发载现和排除，但内部故障不易察觉，只有使用和充电时才出现一定症状， 且一旦产生就不易排除，希望通过检测及时发现和修复。最常见的内部故障主 要有慢性极化(硫化)损坏、过充电损坏、过放电损坏和震动损坏等。铅蓄电池的使用寿命由其种类和质量决定，也与工作环境和维护有关。一般普通铅蓄电池可用2年左右，免维护蓄电池和混合蓄电池可用4一5年。由于 大多数铅蓄电池使用时置于工业场所或随车颠簸，工作环境相当恶劣，早期故 障和提前失效的情况很多，其维修和护理工作十分重要。铅蓄电池的维护工作 主要包括检査测试、补充充电和活化修复等项目。长期以来，蓄电池的检测仪 器和维护设备少，检测和维护技术落后，无法满足合理维护的需要。所谓的免 维护蓄电池也不是万能的保险电池，它的密封程度也是因厂家而异，用了几年 以后也会出现电解液减少，极化、结晶等现象，不及时检测和维护也会出现早 期故障和提前失效，甚至提早报废。 一个蓄电池少则几百元多则几千元，提早 报废会造成巨大的浪费，如果回收不好随意扔弃，其电解液、塑料壳、被腐蚀 的金属等还会给环境带来严重污染。这种现象不符合节约资源和保护环境的科 学发展要求。所以迫切需要采用先进的检测和充电设备，坚持合理使用和维护， 这样铅蓄电池的使用寿命可以大大延长， 一些老化的铅蓄电池可以激活修复继 续使用。铅蓄电池内部损坏有一定的原因和规律，为了防止铅蓄电池内部早期损坏， 除了要正确使用外，主要办法是定期检测，早期预防，及时修复，关键是检测 和修复技术，修复技术又需要先进的仪器和设备作保障。特别是铅蓄电池的极 化(硫化)问题，从理论和实践来说，通过预防和修复可以大大提高使用寿命。目前，国内外常用的铅蓄电池检测、充电和放电方法大概有以下几种 一是用吸式密度计测量电解液相对密度后，估算铅蓄电池放电程度。这种方法由于电解液的密度随温度变化，测定值必须换算成标准温度2(TC的值，比较麻烦，也 难准确；二是用高率放电计测量放电电压，计算铅蓄电池的几个额定值。这种 仪器是由一个小电阻和一块电压表组成，使蓄电池在大电流放电情况下，测量 其端电压，其精度有限，也达不到恒流放电，甚至会出现过放电损伤，测到的 电压也要很懂行的人才能派上用场；三是充电时，常用晶闸管可控硅充电机和 KGCQA型快速脉冲充电机，它们都是将220V交流电降压整流成直流电向蓄电池 充电，不能放电，且只能评经验判断是否充满，用途单一，效果不佳。铅蓄电 池的活化修复技术， 一直是蓄电池行业所期望，但至今仍未得到满足的实际问 题。常用的活化和修复理论目前有三种 一是普通充放电法，即用大容量负彻 底放电，再用大电流满充电，通过循环充放电实现对畜电池的活化，这种方法 对于已经极化，不能充电的畜电池作用不大，且放电电流难掌握，过大时会损 伤畜电池；二是正负脉冲法，即在正负极加载一定频率的正负脉冲电压，通过 脉冲电压冲击畜电池的两个极板活化，然后再正常充电；三是正负脉冲循环充 放电法，即先用一定频率的正负脉冲恒电流彻底放电，再用一定频率的正负脉 冲恒电压满充电，如此一放一充循环数次，促使极板上的粗颗粒硫酸铅结晶颗 粒融化，重新参加电化学反映，实现畜电池两极功能的再现，与此同时电解液 也得以平衡，完全实现蓄电池容量的恢复。从理论上说，第三种正负脉冲循环充放电法活化和修复效果最好。但是， 如何在实践中应用呢，此法要求蓄电池测试充电器具有脉冲发生装置，这正是 我们要研究和设计的问题。铅蓄电池的活化和修复方法多种多样，近几年出现了一批实用、高效的电 子负载和半导体负载的蓄电池活化和修复设备。它们各有特点，但也有局限性-一是功能单一；二是没有采用正负脉冲加循环充放电双重作用，也没有实现真 正的恒流充放电，对未极化的蓄电池活化锻炼效果有限，对已经极化的蓄电池 活化修复能力不足。总之，目前国内外关于铅蓄电池的检测维护技术和设备还远不能满足生产 实际的需求，需要进一步发展、改进。另外，对蓄电池测试充电器的脉冲发生 装置也提出了更高的要求。发明内容本实用新型涉及的目的在于提供一种用于智能型蓄电池测试充电器的脉冲 发生装置。如图1所示，本实用新型由电源电路l、脉冲产生电路2、脉冲控制电路3、 脉冲驱动放大电路4和脉冲输出电路5组成。其中电源电路1由稳压集成电路模块及其外围元器件构成，为其他各部分电路提供15V和5V工作电源；脉冲产生电路2包括一个能够产生幅值大小可以调节适当的脉冲信号的振 荡器；脉冲控制电路3包括一个比较器，该比较器的两个比较信号输入端分别与 脉冲产生电路2的脉冲信号输出端和一个脉冲控制信号输入端相连；脉冲驱动放大电路4连接在脉冲控制电路3的脉冲信号输出端和脉冲输出 电路5的控制信号输入端之间； 脉冲输出电路5由多个并联连接的高速开关器件及其外围器件构成。其脉冲产生电路2能够产生幅值大小可以调节适当的脉冲信号；脉冲控制电路3根据外部控制器的脉冲控制信号，能够对用于充放电的脉冲信号进行脉 宽调节；脉冲驱动放大电路4能够改变电流的大小，且具有精度高，调节细腻，反应速度快的特点，能够很好地适应实时处理的控制情况；脉冲输出电路5由 多个并联连接的高速开关器件及其外围器件构成，采用的IGBT器件能够通过大 电流和保持高速开关的特性，流过大电流不会发热发红，因此非常安全、可靠 和稳定。
图1为本实用新型电路原理框图； 图2为本实用新型电路工作图。
具体实施方式
如图l、图2所示，本实用新型由电源电路l、脉冲产生电路2、脉冲控制 电路3、脉冲驱动放大电路4和脉冲输出电路5五个部分组成。其中电源电路l由稳压集成电路模块及其外围元器件构成，由型号为LM7805和 LM7815的稳压集成鬼路模块U2、 U3顺序串联组成，完成电压变换，将24V直流 电源分别进行转换，为其他各部分电路提供15V和5V工作电源；脉冲产生电路2包括一个能够产生脉冲信号的振荡器；它由型号为LM555 的集成电路U4，电容器C1、 C2，电阻器R1、 R2、 R3、 R4， 二极管Dl，三极管 Ql、 Q2共同构成一个经典的555振荡电路，能够产生10KHz左右的脉冲信号， 输出脉冲的幅值大小通过R5精密电位器进行调节，可以适当调节电压幅值的大 小；脉冲控制电路3包括一个比较器，该比较器的两个比较信号输入端分别与 脉冲产生电路2的脉冲信号输出端和一个脉冲控制信号输入端相连；它由型号 为LM393的集成电路U5及其外围器件构成，比较器的一个输入端通过电阻器R8 与外部控制器(DAC TLC5615)的脉冲控制电压信号Vfd输出输出端相连；通过 比较器LM393，用脉冲大小与给定值的大小进行比较，消弱或补偿脉冲大小，从而改变脉宽大小，起到调节脉冲宽度的作用，即改变导通电流的时常宽度，实 现改变电流大小；这种做法精度高，调节细腻，反应速度快，能够很好的适应 实时处理的控制情况。对电流大小的调节能够灵活的控制；脉冲驱动放大电路4连接在脉冲控制电路3的脉冲信号输出端和脉冲输出 电路5的控制信号输入端之间，比较器出来的电压只是个信号，还没有足够的 电流提供，因此在后级电路中进行驱动提升，它由型号为8050的三极管Q3作 为驱动器件；脉冲输出电路5由多个并联连接的高速开关器件及其外围器件构成；它采 用了 5个型号为IRFR250的IGBT高速开关器件，驱动脉冲直接控制IGBT高速 开关器件的导通时间。从而实现电流大小的控制。IGBT是大功率电子负载器件， 能够通过大电流和保持高速开关的特性，流过大电流不会发热发红，因此非常 安全、可靠和稳定。. .，
权利要求1、一种用于智能型蓄电池测试充电器的脉冲发生装置，其特征在于它包括电源电路(1)、脉冲产生电路(2)、脉冲控制电路(3)、脉冲驱动放大电路(4)和脉冲输出电路(5)。电源电路(1)由稳压集成电路模块及其外围元器件构成，为其他各部分电路提供15V和5V工作电源；脉冲产生电路(2)包括一个能够产生幅值大小可以调节适当的脉冲信号的振荡器；脉冲控制电路(3)包括一个比较器，该比较器的两个比较信号输入端分别与脉冲产生电路(2)的脉冲信号输出端和一个脉冲控制信号输入端相连；脉冲驱动放大电路(4)连接在脉冲控制电路(3)的脉冲信号输出端和脉冲输出电路(5)的控制信号输入端之间；脉冲输出电路(5)由多个并联连接的高速开关器件及其外围器件构成。
2、 如权利要求1的一种用于智能型蓄电池测试充电器的脉冲发生装置，其 特征在于所述电源电路(1)由型号为LM7805和LM7815的稳压集成电路模块U2、 U3顺序并联组成，完成电压变换，将24V直流电源分别进行转换，为其他各部 分电路提供15V和5V工作电源；所述脉冲产生电路(2)由型号为LM555的集成电路U4，电容器C1、 C2， 电阻器R1、 R2、 R3、 R4， 二极管D1，三极管Ql、 Q2共同构成一个经典的555 振荡电路，能够产生lOKHz左右的脉冲信号，输出脉冲的幅值大小通过R5精密 电位器进行调节，可以改变脉冲电压幅值大小；所述脉冲控制电路(3)由由型号为LM393的集成电路U5及其外围器件构成， 比较器的一个输入端通过电阻器R8与外部控制器(DAC TLC5615)的脉冲控制 电压信号Vfd输出端相连；所述脉冲驱动放大电路(4)由型号为8050的三极管Q3及其外围器件组成， 作为驱动器件；所述脉冲输出电路(5)由5个型号为IRFR250的IGBT高速开关器件并联 构成。
专利摘要一种用于智能型蓄电池测试充电器的脉冲发生装置，包括电源电路、脉冲产生电路、脉冲控制电路、脉冲驱动放大电路和脉冲输出电路。电源电路由稳压集成电路模块及其外围元器件构成，为其他各部分电路提供15V和5V工作电源；脉冲产生电路包括一个能够产生幅值大小可以调节适当的脉冲信号的振荡器；脉冲控制电路包括一个比较器，该比较器的两个比较信号输入端分别与脉冲产生电路的脉冲信号输出端和一个脉冲控制信号输入端相连；脉冲驱动放大电路连接在脉冲控制电路的脉冲信号输出端和脉冲输出电路的控制信号输入端之间；脉冲输出电路由多个并联连接的高速开关器件及其外围器件构成。具有精度高，调节细腻，反应速度快的特点，且安全、可靠和稳定。
文档编号H02J7/00GK201130865SQ20072006538
公开日2008年10月8日 申请日期2007年12月11日 优先权日2007年12月11日
发明者欧阳益锋, 王大纲, 王润琪 申请人:中南林业科技大学