专利名称：可控硅自动充电机触发控制板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种充电机触发控制板，尤其是一种可控硅自动充电机触发控制 板。
背景技术：
自从有了用蓄电池作为动力源的电动汽车、电动叉车等设备后，对蓄电池进行充 电一直是专家们长期研究的课题。在对蓄电池进行充电的初期，人们只是利用二极管整流 器对经变压器降压后的低压电进行整流，输出相对应的低压直流电源，从而对蓄电池进行 充电。随后，利用可控硅对蓄电池进行充电，利用可控硅进行充电的方法是近二三十年来较 为常用的充电方法，可控硅输出可以调节的直流电。对可控硅的调节，就是对可控硅触发极 的调节，可控硅最大的特点是整流电流可以任意调节；根据充电电瓶容量的大小，调节适当 的充电电流，能够对蓄电池安全合理的充电。对可控硅的触发控制，早期是利用单结晶管 (双基极管)组成的触发电路，利用双基极产生移相脉冲使可控硅触发导通，把输入可控硅 的交流电整流成直流电，这种直流电的电流大小可以任意调节，能够以适当的电流对蓄电 池进行充电；所述充电方式控制比较简单，但充电性能不够稳定，充电性能差，并且在有高 频干扰的地方就不能使用；在对蓄电池进行充电时，还需要专人进行看守负载。后来，对触发控制经过多次改进，产生了对应的可控硅充电机。对可控硅触发控制 的有利用晶体管电路的，有利用集成电路的，有利用CPU进行控制的，还有使用开关电源的 触发控制。所述开关电源的充电机，先将380V交流电整流成直流电，再经过高频振荡变成 高频电；所述高频电经过高频变压器后，输出对应的高频低压电；所述高频低压电经过高 频二极管整流成直流，从而完成对蓄电池的充电。所述开关电源充电机的高频变压器体积 小，重量轻；但是因为工作在高电压(500V左右)，电压对对应元件的耐压要求也高，相对应 的材料成本也高，且维修比较困难，需要对应的生产单位才能维修，增加了维修的成本，维 护不够方便。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可控硅自动充电机触 发控制板，其充电自动化程度高、安全可靠、抗干扰能力强、维修简单方便及安装使用方便。按照本实用新型提供的技术方案，所述可控硅自动充电机触发控制板，包括触发 器；所述触发器的电源端与电源模块连接，触发器的同步端与同步模块连接；触发器的输 入端与调节模块的输出端连接，所述调节模块的输入端分别与恒流模块、二阶段充电模块 的相连；所述恒流模块的输出端与过电流模块的输入端相连；所述触发器的输出端通过输 出模块与可控硅整流电路的控制极相连。所述二阶段充电模块还与定时控制模块连接，所述定时控制模块的输出端与继电 器KR的线圈连接。所述触发器的输出模块与二阶段充电模块连接；所述二阶段充电模块的 输入端还与可控硅整流电路的阳极端相连。所述恒流模块通过分流器与可控硅整流电路的阴极端连接。所述定时控制模块的电源端与电源模块相连。所述触发器为KC05可控硅移 相触发器。所述二阶段充电模块包括电阻R33，所述电阻R33分别与电阻R15、电位器W4、及 电阻R16相串联后与运算放大器IC9的同相端连接，所述运算放大器IC9的同相端还与电 阻R17、电容C7相连，所述电阻R17与电容C7对应于与运算放大器IC9同相端相连的另一 端均接地；所述运算放大器IC9的反相端分别与电阻R18及电位器W5相连，所述电位器W5 对应于与运算放大器IC9反相端相连的另一端接地，电阻R18对应于与运算放大器IC9反 相端相连的另一端与电源模块相连；所述运算放大器IC9的输出端分别与电阻R19、电容C8 连接，所述电容C8对应于与运算放大器IC9输出端相连的另一端接地，所述电阻R19对应 于与运算放大器IC9输出端相连的另一端与可控硅KP4的控制极相连，所述可控硅KP4的 控制极上还接有电阻R20与电容C9，所述电容C9与电阻R20对应于与可控硅KP4控制极相 连的另一端均接地；所述可控硅KP4的阴极端接地，阳极端与继电器KT的线圈相连，所述继 电器KT线圈的另一端分别与电阻R31、电容C10连接，所述电容C10的另一端接地，所述电 阻R31的另一端与24V电压连接；所述可控硅KP4的阳极端与二极管D2的阳极端相连，所 述二极管D2的阴极端与电容C10相连。本实用新型的优点通过恒流模块、调节模块的相互配合，能够根据蓄电池容量选 择合适的充电电流。在使用时，只需启动电源开关，充电机就能对蓄电池进行恒流充电，充 电过程分为两个阶段进行，先选择1/10蓄电池容量的大电流进行充电，当蓄电池的电量达 到蓄电池容量的80% 90%时，能够通过二阶段充电模块在1/20蓄电池容量的小电流进 行充电，通过定时控制模块关闭整个充电电路；通过恒流模块、调节模块与过电流模块间的 相互配合，避免了因电流过大而损坏蓄电池或变压器，使用寿命长。对蓄电池采用低电压进 行充电，安全可靠。所述控制板上集成了所有功能模块，安装使用方便，维修简单，抗干扰能 力强。
图1为本实用新型的电路原理图。图2为本实用新型充电电路的原理图。图3为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1 图3所示本实用新型包括触发器、电源模块、同步模块、输出模块、恒流 模块、调节模块、过电流模块、二阶段充电模块及定时模块。图3为本实用新型的结构框图。如图3所示，所述电源模块提供整个触发控制板 的电源电压；电源模块与触发器IC3的电源端连接，为触发器IC3提供15V工作电压。触发 器IC3的同步端与同步模块连接；所述触发器IC3采用上海电器科学研究所常熟自动控制 设备厂的KC05可控硅移相触发器。所述触发器IC3的输出端通过输出模块与可控硅整流 电路的控制极连接，所述输出模块还与二阶段充电模块连接。所述触发器IC3的输入端与 调节模块的输出端连接，所述调节模块的输入端分别与恒流模块、二阶段充电模块连接；触发器IC3根据调节模块的输入通过输出模块输出对应的触发脉冲信号。所述恒流模块通过 分流器与可控硅整流电路的阴极端，通过分流器的作用确保对蓄电池充电电流的恒定。所 述二阶段充电模块包括继电器KT，当输出模块的输出端13触发二阶段充电模块导通时，二 阶段充电模块内的继电器KT的触点动作，能够调整调节模块的输出电流大小，控制触发器 IC3输出对应的触发脉冲信号，实现两个阶段充电的电流。所述二阶段充电模块内的继电 器KT的常开触点KT2还串接在定时控制模块内，当触发二阶段充电模块导通时，定时控制 模块内的常开触点KT2闭合，所述定时控制模块开始定时，定时时间到时，输出信号，使继 电器KR的线圈动作。当继电器KR的线圈得电时，继电器KR串接在控制回路内的常闭触点 KR1打开，从而能够关闭整个充电电路。所述恒流模块的输出端还与过电流模块的输入端相连，所述恒流模块的输出电压 与过电流模块内预设的电压进行比较，当恒流模块输出的电压高于预设电压值时，过电流 模块就会输出控制信号到继电器KR，使继电器KR的线圈动作。当继电器KR的线圈得电时， 继电器KR串接在控制回路内的常闭触点KR1打开，从而能够关闭整个充电电路，确保整个 充电电路的安全可靠。如图1所示，变压器T3的副边输出需要的电压，所述变压器T3的原边电压通过变 压器T2得到。所述二极管D8与D9的阴极端输出24V的电压，所述24V电压经过IC4后得 到触发器IC3需要的15V工作电压，形成触发器IC3的电源模块。所述IC4采用7815稳压 模块。所述变压器T3另一副边降压后，再经过二极管D3-D6构成的整流电路；所述二极管 D3-D6构成的整流电路的输出端通过电阻R23分别与电阻R24、稳压管DW4的阴极端相连； 所述稳压管DW4的阳极端与稳压管DW5的阳极端相连，所述稳压管DW5的阴极端与电阻R24 分别与触发器IC3对应的接线端连接，形成触发器IC3的同步模块。所述触发器IC3上还 接有其他辅助电路元件，保证触发器IC3的工作状态。所述触发器IC3的输出端设有输出模块，所述输出模块包括三极管BJT1，所述三 极管BJT1的基极与触发器IC3的输出端相连，所述三极管BJT1的发射极接地；三极管BJT1 的集电极与二极管D7的阳极端相连，所述二极管D7的阴极端与电阻R30相连，所述电阻 R30的另一端接24V电源；通过三极管BJT1提高触发器IC3的带负载能力。所述二极管D7 的两端与变压器T4的原边并联，所述变压器T4的副边形成三个输出端11、12、13 ；所述输 出端11、12分别通过电阻R29、R28与变压器T4副边的一端相连，变压器T4副边的另一端 为输出端13，所述输出端13与二阶段充电模块的输入端相连，同时与待充电蓄电池的阳极 端相连，用于检测蓄电池的电压及开启二阶段充电模块。所述输出端11与输出端12分别与 可控硅整流电路中可控硅KP1、可控硅KP2的控制极相连；用于控制可控硅KP1、可控硅KP2 构成的整流电路的导通及输出对应的充电电流。所述恒流模块包括运算放大器IC2，所述运算放大器IC2的同相、反相输入端分别 接电阻R1与电阻R2，所述电阻R1的另一端接地，电阻R2的另一端与分流器相连。所述运 算放大器IC2的反相端还接有电阻R3与电容C1，电阻R3与电容C1相并联，电阻R3与电 容C1的另一端与运算放大器IC2的输出端相连。所述运算放大器IC2的输出端通过电阻 R6与调节模块内运算放大器IC1的反相端相连。运算放大器IC2的输出端通过还接有电阻 R4，所述电阻R4的另一端接地。所述恒流模块内的电阻R2通过分流器与可控硅整流模块 连接，用于检测蓄电池充电的电流，通过运算放大器IC2的作用，确保了触发器IC3通过输
5出端11与输出端12控制可控硅整流电路输出充电电流的恒定。所述调节模块包括运算放大器IC1，所述运算放大器IC1的反相端接有并联的电 阻R7、电容C3、稳压管DW2 ；所述稳压管DW2的同相端与运算放大器IC1的输出端相连，所 述运算放大器IC1的输出端通过电阻R8与触发器IC3的输入端相连。运算放大器IC1的 同相端分别与电容C2与电阻R5相连，所述电容C2的另一端接地，电阻R5的另一端与电位 器W1相连，且通过继电器KT的常开触点KT1与电位器W2相连，所述电位器W2的另一端接 地。所述继电器KT1的常开触点闭合后，电位器W2与电位器W1相并联，通过电位器W2与 电位器W1间的匹配关系，能够减小调节模块内运算放大器IC1反相端的输入电流，得到需 要的二阶段充电电流。所述过电流模块包括运算放大器IC7。运算放大器IC2的输出端通过电阻R10与 运算放大器IC7的同相端相连，运算放大器IC2的输出端通过电阻R10转变为电压输入，确 保触发板的使用安全。所述运算放大器IC7的反相端分别与电阻R11、电阻R12相连，所述 电阻R12的另一端与运算放大器IC7的输出端相连，形成运算放大器IC7的反馈输入。所 述电阻R11的另一端与电阻R9相连，所述电阻R9的另一端接15V电压。电阻R9对应于与 电阻R11相连的一端与稳压二极管DW1的阴极端相连，所述稳压二极管DW1的阳极端接地。 所述稳压二极管DW1的阴极端与电位器W1的分别与外接电位器相连，电阻R9 —端的15V 电压用于为外接电位器提供电压，从而在电位器W1与电阻Rl 1上形成对应的电压值。所述 运算放大器IC7比较电阻R10与电阻R11的电压值，当电阻R10两端的电压值大于电阻R11 两端的电压值时，运算放大器IC7会输出相应的电压信号。所述运算放大器IC7的输出端通 过串联的电阻R13与稳压二极管DW3与可控硅KP3的控制极相连，所述稳压二极管DW3的 阳极端与可控硅KP3的控制极相连。所述稳压二极管DW3的阳极端还与电阻R14、电容C5 相连，所述电阻R14与电容C5的另一端均接地。所述可控硅KP3的阴极端接地，阳极端接 15V电压，且与继电器KR的线圈相连。当运算放大器IC7的输出信号能够触发可控硅KP3 导通时，可控硅KP3的阳极端为零电位，从而使继电器KR的线圈失电，继电器KR串接在控 制主回路中的常闭触点打开，切断整个充电的控制回路，使可控硅整流电路没有触发信号， 停止对蓄电池的充电，确保充电过程的安全可靠。所述二阶段充电模块包括电阻R33，所述输出模块的输出端13与电阻R33相连。 所述电阻R33的另一端与电阻R15、电位器W4、及电阻R16相串联后与运算放大器IC9的同 相端连接，所述运算放大器IC9的同相端还与电阻R17、电容C7相连。所述电阻R17与电容 C7对应于与运算放大器IC9同相端相连的另一端均接地；所述运算放大器IC9的反相端分 别与电阻R18及电位器W5相连，所述电位器W5对应于与运算放大器IC9反相端相连的另 一端接地，电阻R18对应于与运算放大器IC9反相端相连的另一端与电源模块相连。所述 运算放大器IC9的输出端分别与电阻R19、电容C8连接，所述电容C8对应于与运算放大器 IC9输出端相连的另一端接地，所述电阻R19对应于与运算放大器IC9输出端相连的另一端 与可控硅KP4的控制极相连，所述可控硅KP4的控制极上还接有电阻R20与电容C9，所述电 容C9与电阻R20对应于与可控硅KP4控制极相连的另一端均接地。所述可控硅KP4的阴 极端接地，阳极端与继电器KT的线圈相连，所述继电器KT线圈的另一端分别与电阻R31、电 容C10连接，所述电容C10的另一端接地，所述电阻R31的另一端与24V电压连接；所述可 控硅KP4的阳极端与二极管D2的阳极端相连，所述二极管D2的阴极端与电容C10相连。[0022]当运算放大器IC9输出的信号触发可控硅KP4导通时，继电器KT的线圈与可控硅 KP4的阳极端相连，可控硅KP4导通时，可控硅KP4的阳极端变为零电位，继电器KT的线圈 失电，引起调节模块中继电器KT的常开触点KT1闭合，且定时控制模块中的常开触点KT2 也闭合。常开触点KT1闭合后，电位器W1与电位器W2间相并联，减小调节模块的输出，调 节输出模块输出对可控硅整流电路的触发脉冲信号，使可控硅整流电路以较小的电流对蓄 电池充电。当常开触点KT2闭合后，定时延时器IC6启动，通过对定时延时器IC6不同调 整，可以得到不同的定时时间；当定时延时器IC6的定时时间到后，定时延时器IC6会输出 信号到三极管BJT2，三极管BJT2的集电极与继电器KR的线圈相连，三极管BJT2接收定时 延时器的信号后，会使继电器KR动作，从而使控制主回路中继电器KR的常闭触点KR1断 开，停止对蓄电池的充电。通过外接电位器与电位器W2的相互配合，能够完成对蓄电池的 小电流充电；在初始阶段触发可控硅整流电路时，以蓄电池额定电流的1/10进行充电；当 蓄电池内的电量达到80% 90%时，二阶段充电模块的输入端13能够检测蓄电池的电压 值，当电压值触发可控硅KP4导通时，实现了第二阶段的小电流充电，充电电流为蓄电池额 定电流的1/20。通过定时延时器IC6上电阻R21与电容C14间配合，当二阶段充电3小时 后，关闭整个充电的控制主回路，确保充电的安全可靠。所述定时控制模块包括定时延时器IC6，所述定时延时器IC6采用无锡市爱芯科 微电子有限公司的HL2203定时延时集成电路。所述定时延时器IC6的电源端通过稳压电路 IC5得到。所述稳压电路IC5的电源端通过电阻R32、常开触点KT2与电源模块输出的15V 电压相连。稳压电路IC5对应于与电阻R32相连的一端还接有电容C11，电容C11的另一端 接地。稳压电源IC5对应于与定时延时器IC6相连的一端与电容C12相连，电容C12的另 一端接地。定时延时器IC6上还接有电容C13、C14及电阻R21。所述电阻R21与电容C14 决定了定时延时器IC6的定时时间，定时延时器IC6的输出端通过电阻R22与三极管BJT2 的基极相连。三极管BJT2的发射极接地，集电极与继电器KR的线圈相连，控制继电器KR 线圈的动作。如图2所示，为利用本实用新型对蓄电池进行充电的电路原理图，为本实用新型 的使用状态图。所述外接电源的A、B端分别串接有保险丝FU1与FU2，避免充电电路中出 现大电流。在充电的控制回路中，常开的开关S1作为控制电路的开关，所述开关S1与接触 器KM的常开触点KM1并联，实现了接触器KM的自保。开关S1与继电器KR的常闭触点KR1 相串联，常闭触点KR1与常闭的紧急开关S2相串联，紧急开关S2与接触器KM的线圈连接， 接触器KM线圈的另一端接电源的B端构成回路。电源A、B端通过接触器KM的常开触点 KM2与KM3接变压器T2的原边连接，控制变压器T2与电源电路的连接。所述变压器T2的 副边与可控硅整流电路相连，可控硅整流电路输出蓄电池充电需要的直流电。所述可控硅 整流电路包括二极管D10、D11，可控硅KP1与KP2。所述可控硅KP1与KP2的控制极分别与 输出模块的输出端11与输出端12相连，通过输出端11与输出端12的输出脉冲，调节可控 硅KP1与KP2的导通，使可控硅整流电路输出的电流能够满足对蓄电池充电的要求。通过 按动开关S1，打开整个充电回路。当需要紧急停止时，断开紧急开关S2就能断开充电的控 制回路与主回路。当开关S1闭合时，接触器KM的线圈带电，使接触器KM的常开触点KM1、 KM2与KM3均闭合，实现控制回路与主回路的连通。所述主回路里还接有电源指示灯HL1与 充电指示灯HL2。通过变压器T1对风机进行供电，风机能够对变压器T2进行冷却，确保变压器T2的使用安全。所述可控硅整流电路中的分流器与恒流模块相连，分流器能够确保恒流模块输出 稳定的电流。所述可控硅整流电路输出阳极端与蓄电池的阳极端相连，所述蓄电池的阳极 端还与二阶段充电模块输入端相连。所述蓄电池的电压能够控制二阶段充电模块的导通， 当二阶段充电模块导通时，二阶段充电模块内继电器KT的线圈得电，继电器KT的常开触 点KT1与KT2均闭合，实现二阶段充电的小电流与定时充电控制。通过电位器W1与W2间 的匹配关系，能够实现二阶段充电的电流为蓄电池额定电流的1/20 ；通过电阻R21与电容 C14间的匹配关系，能够实现二阶段充电时间的控制，使二阶段充电模块对蓄电池充电3小 时后，关闭对蓄电池的充电，安全可靠。所述触发器、电源模块、同步模块、输出模块、恒流模块、调节模块、过电流模块、二 阶段充电模块及定时模块均集成在一块电路板上，安装使用方便。所述运算放大器IC1、运 算放大器IC2、运算放大器IC7及运算放大器IC9采用四运算放大器LM324实现。通过电 位器W6与电位器W1间的匹配关系，可以实现任意大小的充电电流。通过电位器W1与电位 器W2间的匹配关系，能够得到第二阶段充电电流的大小，操作方便。整个充电过程均为低 电压情况下进行，安全可靠，且能够自动完成整个蓄电池的充电过程，自动化程度高。本实用新型通过恒流模块、调节模块的相互配合，能够根据蓄电池容量选择合适 的充电电流。在使用时，只需启动电源开关S1，充电机就能对蓄电池进行恒流充电，充电过 程分为两个阶段进行，先选择1/10蓄电池容量的大电流进行充电，当蓄电池的电量达到蓄 电池容量的80% 90%时，能够通过二阶段充电模块在1/20蓄电池容量的小电流进行充 电，通过定时控制模块关闭整个充电电路；通过恒流模块、调节模块与过电流模块间的相互 配合，避免了因电流过大而损坏蓄电池或变压器，使用寿命长。对蓄电池采用低电压进行充 电，安全可靠。所述控制板上集成所有功能模块，安装使用方便，维修简单，抗干扰能力强。
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权利要求一种可控硅自动充电机触发控制板，包括触发器，其特征是所述触发器的电源端与电源模块连接，触发器的同步端与同步模块连接；触发器的输入端与调节模块的输出端连接，所述调节模块的输入端分别与恒流模块、二阶段充电模块的相连；所述恒流模块的输出端与过电流模块的输入端相连；所述触发器的输出端通过输出模块与可控硅整流电路的控制极相连。
2.根据权利要求1所述的可控硅自动充电机触发控制板，其特征是所述二阶段充电 模块还与定时控制模块连接，所述定时控制模块的输出端与继电器KR的线圈连接。
3.根据权利要求1所述的可控硅自动充电机触发控制板，其特征是所述触发器的输 出模块与二阶段充电模块连接；所述二阶段充电模块的输入端还与可控硅整流电路的阳极 端相连。
4.根据权利要求1所述的可控硅自动充电机触发控制板，其特征是所述恒流模块通 过分流器与可控硅整流电路的阴极端连接。
5.根据权利要求2所述的可控硅自动充电机触发控制板，其特征是所述定时控制模 块的电源端与电源模块相连。
6.根据权利要求1所述的可控硅自动充电机触发控制板，其特征是所述触发器为 KC05可控硅移相触发器。
7.根据权利要求1所述的可控硅自动充电机触发控制板，其特征是所述二阶段充电 模块包括电阻R33，所述电阻R33分别与电阻R15、电位器W4、及电阻R16相串联后与运算 放大器IC9的同相端连接，所述运算放大器IC9的同相端还与电阻R17、电容C7相连，所述 电阻R17与电容C7对应于与运算放大器IC9同相端相连的另一端均接地；所述运算放大器 IC9的反相端分别与电阻R18及电位器W5相连，所述电位器W5对应于与运算放大器IC9反 相端相连的另一端接地，电阻R18对应于与运算放大器IC9反相端相连的另一端与电源模 块相连；所述运算放大器IC9的输出端分别与电阻R19、电容C8连接，所述电容C8对应于与 运算放大器IC9输出端相连的另一端接地，所述电阻R19对应于与运算放大器IC9输出端 相连的另一端与可控硅KP4的控制极相连，所述可控硅KP4的控制极上还接有电阻R20与 电容C9，所述电容C9与电阻R20对应于与可控硅KP4控制极相连的另一端均接地；所述可 控硅KP4的阴极端接地，阳极端与继电器KT的线圈相连，所述继电器KT线圈的另一端分别 与电阻R31、电容C10连接，所述电容C10的另一端接地，所述电阻R31的另一端与24V电压 连接；所述可控硅KP4的阳极端与二极管D2的阳极端相连，所述二极管D2的阴极端与电容 C10相连。
专利摘要本实用新型涉及一种充电机触发控制板，尤其是一种可控硅自动充电机触发控制板。按照本实用新型提供的技术方案，所述可控硅自动充电机触发控制板，包括触发器；所述触发器的电源端与电源模块连接，触发器的同步端与同步模块连接；触发器的输入端与调节模块的输出端连接，所述调节模块的输入端分别与恒流模块、二阶段充电模块的相连；所述恒流模块的输出端与过电流模块的输入端相连；所述触发器的输出端通过输出模块与可控硅整流电路的控制极相连。本实用新型充电自动化程度高、安全可靠、抗干扰能力强、维修简单方便及安装使用方便。
文档编号H02J7/00GK201656521SQ20102016353
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者吴仁虎 申请人:吴仁虎