脉冲恒流充电的制造方法
【专利摘要】本发明是一种脉冲恒流充电机，其特点是，包括电源供给电路、主控电路、高频推动及高频功率放大输出电路和脉冲振荡及保护电路。其直流输出电压为70V可调脉冲直流，可充48V、200安时以下各种电瓶，还可充各种不同性质的各类蓄电池，如镍氢、镍铬、锂电池、铅蓄电池等不同的蓄电池；集过流保护、充电保护、机器温升保护等功能于一体，具有充电时间短，对电瓶电流冲击小，并对有一定老化现象的电瓶有修复作用；操作简单、安全，具有功率大、体积小轻、省电、安全环保等优点。
【专利说明】脉冲恒流充电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一次充电设备，是一种脉冲恒流充电机。
【背景技术】
[0002]随着世界经济的快速发展，清洁能源的综合利用率猛增，经济环保节能型电瓶、充电电池广泛用于设备、工具、玩具等日趋明显增多，小到手机电池、电动玩具、电动自行车，大到汽车、火车、轮船、航天器等无不使用各型、各类的充电器。
[0003]目前，在我国生产和使用的充电器大致有以下几种类型:I铁芯变压器型，2开关电源型，3电容限流型，4可控硅调节型。在这些众多的充电器中，充电原理大都相似，都是先以电源整流，再根据电瓶所需充电电压，配置不同的充电电压，有的还配置不同阶段的充电时间、充电电流等等，还有一部分利用可控硅原理，或电容限流原理装置的充电器。纵观这些充电机中，无论哪种类型、哪种型号都尚未解决电瓶在充电中，电池极板受到损坏的状况，其原理是，现有的充电器在充电过程中，充电器的充电电压与被充电电瓶的实际充电电流不能很好地相适应，由于在能量转换过程中产生了大量的热量和气体不能得到及时释放，还有的因为充电电流和充点电瓶实际电流不一致，造成电瓶极板受热弯曲，严重时导致电瓶报废。同时，在充电过程中，也会造成电瓶极板上附着物脱落，这样，大大缩短了电瓶的使用寿命。
【发明内容】
[0004]本发明所遵循的构思原理是:电瓶的充电过程实际上就是一种化学能量转换的过程，充电电流的充电密度与充电方式对电瓶极板的使用寿命密切相关。
[0005]本发明的目的是，对现有技术进行实质性改进和创新，摈弃现有充电器一贯采用的以充电电压为准的方式，改为以充电中电瓶需要的最佳实际充电电流为准，在充电中，始终保持充电电流恒定，不随着被充点电瓶的电压高低而变化，同时，并配以一定频率的脉冲和一定的脉宽充电时间，从而大大的减少了电瓶充电过程中热量和气体的产生，在脉冲的间歇时间里，电瓶极板会在短暂的时间内得到冷却和恢复，这样，会大大的缩短充电时间，同时也消除了传统充电中造成的“极化”现象，即充电电瓶在为达到实际充足的充电情况下，而充电电压却以达到了充满状态，即所说的电瓶“浮电”，而提供一种整机功率大，体积、重量轻，无噪音，无污染，使用寿命长的脉冲恒流充电机。
[0006]本发明的目的是由以下技术方案来实现的:一种脉冲恒流充电机，其特征是，它包括电源供给电路、主控电路、高频推动及高频功率放大输出电路和脉冲振荡及保护电路。
[0007]所述的电源供给电路与交流50Hz/220V市电连接，经开关K、熔断丝RDl、干扰滤波器Cl、C2加至整流块Zl和小电源变压器BI上，由整流块Zl整流，经电容C3滤波后，为功率放大级提供311V直流电压，电源经小电源变压器BI变压后，经整流块Z2和整流二极管Dl、D2经电容C4、C7-C10滤波，经三端稳压块Q1-Q3稳压后分别输出+15V、+12V、+5V的电压，为主控电路和脉冲震荡及保护电路提供工作电源。[0008]所述的主控电路包括:电阻R8-R10为PWM波形集成块IC2提供的工作偏置电压；由电阻Rll为PWM波形集成块IC2提供的工作电源；由电容C13、电阻R16为PWM波形集成块IC2提供的振荡频率；由电阻R15为PWM波形集成块IC2提供的振荡频率死区时间；由电阻R17、电容C14为PWM波形集成块IC2开机工作提供的延时时间；由电阻R12、R13、晶体管BG6-BG9为PWM波形信号并经由电阻R27、电容C24变压器B4初级L5绕组，为高频功率放大提供的推动信号；主要由三极管BG10、电阻R16、R18、电容C15、C16、C19组成的信号放大电路为PWM波形集成块IC2提供的控制信号，主要由运算放大集成块IC3、电阻R15、电容C17、C18、电阻R20、R22组成的运算信号放大电路为PWM波形集成块IC2提供恒定电流的控制信号；主要由数显表、电位器W4、电阻R23、R36和电位器W3组成的信号显示电路显示设定的工作电流数值；恒定信号源由脉冲振荡及保护电路的BGll发射极加至脉冲振荡及保护电路的运算放大集成块IC3。
[0009]所述的高频推动及高频功率放大输出电路包括:经高频变压器B4的次级L6、L7产生的交变信号电压分别加到MOS管的G1、G2的栅源两极上；主要由电容C20、二极管D8、电阻R34、二极管D14、电阻R25、二极管D9、电容C19、二极管D10、电阻R35、二极管D15、Dll和电阻R26组成的栅负偏压偏置电路，交变信号经MOS管G1、G2功率放大后，由高频变压器B3输出；主要由电阻R23、电容C21、电阻R24、电容C22、C23组成信号尖峰吸收电路；由高频变压器的次极L10、Lll的高频交流电压，经高频整流二极管D12、D13组成的全波整流后经电容C24滤波，其正电压直接引致充电输出端正端；由MOS管G3、电阻R28组成负端开关电路，控制电路输出状态，电源负极由MOS管G3的漏极引出；由三极管BG4、电阻R29-R31、三极管BG6、电阻R40、R50和光电耦合器IC5组成脉冲控制电路，把由脉冲振荡电路来的信号加至MOS管G3的控制极上；由电阻R38、电位器W5、二极管D6、电阻R39、三极管BG5和电阻R32组成电压信号检测电路为电瓶充电提供检测信号。
[0010]所述的脉冲振荡及保护电路包括:主要由集成块IC1、电阻R2、二极管D3、D4、电位器W1、W2、电容C5、C6和电阻R3组成脉冲振荡电路，振荡信号由电阻R3、R4、光电耦合器IC4的一侧和三极管BGl输出到脉冲调整电路；由电位器W1、W2组成脉宽和频率调整电路，分别来调整电路的脉冲输出频率和脉冲宽度；由小电流变压器B2、电位器W3和可控硅Q4组成保护电路，小电流变压器B2的初级LI分别接至311V电源和功率放电级变压器B3的中心抽头上；小电流变压器B2次级L2感应出来的交流信号电压，由二极管D9、电容CO进行半波检波后的信号电压加在电阻R7、电位器W3和电阻R8两端上，由三极管BGl1、电阻R6、R44、电位器WO和二极管D7组成电流信号放大电路，并通过电阻R9、RlO加至可控硅Q4的控制B2极上；由电阻R16、常开温度开关Rt°和二极管DlO组成温度保护电路，并通过电阻R9、RlO加至可控硅Q4的控制B2极上；由三极管BGll的发射极引出信号到主控电路2运算放大集成块IC3的恒流取样点上；由二极管D8和电阻Rll组成异常报警指示电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为脉冲恒流充电机电路原理方框图；
图2为图1中电源供给电路I原理图；
图3为图1中主控电路2原理图；
图4为图1中高频推动及高频功率放大输出电路3原理图； 图5为图1中脉冲振荡及保护电路4原理图。
[0012]图中:1电源供给电路，2主控电路，3高频推动及高频功率放大输出电路，4脉冲振荡及保护电路。
【具体实施方式】
[0013]下面利用附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0014]参照图1，本发明的脉冲恒流充电机，包括电源供给电路1、主控电路2、高频推动及高频功率放大电路3和脉冲振荡及保护电路4。
[0015]参照图1，所述的电源供给电路I与交流50Hz/220V市电连接，经开关K、熔断丝RD1、干扰滤波器C1、C2加至整流块Zl和小电源变压器BI上。由整流块Zl整流，经电容C3滤波后，为功率放大级提供311V直流电压。电源经小电源变压器BI变压后，经整流块Z2和整流二极管Dl、D2经电容C4、C7-C10滤波，经三端稳压块Q1-Q3稳压后分别输出+15V、+12V、+5V的电压，为主控电路2和脉冲震荡及保护电路4提供工作电源。
[0016]所述的主控电路2包括:由电阻R8-R10为PWM波形集成块IC2的I脚、2脚提供工作偏置电压；由PWM波形集成块IC2的15脚并经电阻Rll接至13脚为PWM波形集成块IC2提供工作电源；由PWM波形集成块IC2的16脚为9脚、2脚提供稳压5V电压，电容C12为退藕电容；由电容C13、电阻R16为由PWM波形集成块IC2的5脚、6脚提供振荡频率；由电阻R15为PWM波形集成块IC2的5脚、7脚提供振荡频率死区时间；由电阻R17、电容C14为PWM波形集成块IC2开机工作提供延时时间；由PWM波形集成块IC2的14脚、11脚经电阻R12、R13、晶体管BG6-BG9为PWM波形信号并经由电阻R27、电容C24变压器B4初级L5绕组，为高频功率放大提供推动信号；主要由三极管BG10、电阻R16、R18、电容C15、C16、C19组成的信号放大电路为PWM波形集成块IC2的9脚提供控制信号，并由PWM波形集成块IC2的9脚信号电平的高低来影响机器的各种工作状态；主要由运算放大集成块IC3、电阻R15、电容C17、C18、电阻R20、R22组成的运算信号放大电路为PWM波形集成块IC2的9脚提供恒定电流的控制信号；主要由数显表、电位器W4、电阻R23、R36和电位器W3组成的信号显示电路显示设定的工作电流数值；恒定信号源由脉冲振荡及保护电路4的BGll发射极加至IC3的3脚。
[0017]所述的高频推动及高频功率放大输出电路3包括:经高频变压器B4的次级L6、L7产生的交变信号电压分别加到MOS管的G1、G2的栅源两极上；主要由电容C20、二极管D8、电阻R34、二极管D14、电阻R25、二极管D9、电容C19、二极管D10、电阻R35、二极管D15、D11和电阻R26组成的栅负偏压偏置电路，交变信号经MOS管G1、G2功率放大后，由高频变压器B3输出；主要由电阻R23、电容C21、电阻R24、电容C22、C23组成信号尖峰吸收电路；由高频变压器的次极L10、Lll的高频交流电压，经高频整流二极管D12、D13组成的全波整流后经电容C24滤波，其正电压直接引致充电输出端正端；由MOS管G3、电阻R28组成负端开关电路，控制电路输出状态，电源负极由MOS管G3的漏极引出；由三极管BG4、电阻R29-R31、三极管BG6、电阻R40、R50和光电耦合器IC5组成脉冲控制电路，把由脉冲振荡电路来的信号加至MOS管G3的控制极上；由电阻R38、电位器W5、二极管D6、电阻R39、三极管BG5和电阻R32组成电压信号检测电路为电瓶充电提供检测信号。
[0018]所述的脉冲振荡及保护电路4包括:主要由集成块ICl、电阻R2、二极管D3、D4、电位器W1、W2、电容C5、C6和电阻R3组成脉冲振荡电路，振荡信号由电阻R3、R4、光电耦合器IC4的一侧和三极管BGl输出到脉冲调整电路；由电位器Wl、W2组成脉宽和频率调整电路，分别来调整电路的脉冲输出频率和脉冲宽度；由小电流变压器B2、电位器W3和可控硅Q4组成保护电路，小电流变压器B2的初级LI分别接至311V电源和功率放电级变压器B3的中心抽头上；小电流变压器B2次级L2感应出来的交流信号电压，由二极管D9、电容CO进行半波检波后的信号电压加在电阻R7、电位器W3和电阻R8两端上。由三极管BGl1、电阻R6、R44、电位器WO和二极管D7组成电流信号放大电路，并通过电阻R9、RlO加至可控硅Q4的控制B2极上；由电阻R16、常开温度开关Rt°和二极管DlO组成温度保护电路，并通过电阻R9、RlO加至可控硅Q4的控制B2极上；由三极管BGll的发射极引出信号到主控电路2运算放大集成块IC3的3脚恒流取样点上；由二极管D8和电阻Rll组成异常报警指示电路。
[0019]本发明的脉冲恒流充电机是利用交流50Hz/220V电源作为能源供给，交流50Hz/220V电源经开关和熔丝保护后，分两路到机器中，一路开关接一台变压器，其输出为5V/12V/15V几种电源，分别供给机器电路工作，另一路经整流块30A/1000V整流后变为约311V直流电压，为机器功率放大级提供电源。
[0020]本发明的脉冲恒流充电机，其直流输出电压为70V可调脉冲直流，可充48V、200安时以下各种电瓶，还可充各种不同性质的各类蓄电池，如镍氢、镍铬、锂电池、铅蓄电池等不同的蓄电池；集过流保护、充电保护、机器温升保护等功能于一体，具有充电时间短，对电瓶电流冲击小，并对有一定老化现象的电瓶有修复作用；操作简单、安全，具有功率大、体积小轻、省电、安全环保等优点。
[0021]本发明的【具体实施方式】并非穷举，本领域技术人员不经过创造性劳动的简单复制和改进，应属于本发明权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种脉冲恒流充电机，其特征是，它包括电源供给电路、主控电路、高频推动及高频功率放大输出电路和脉冲振荡及保护电路。
2.根据权利要求1所述的脉冲恒流充电机，其特征是，所述的电源供给电路与交流50Hz/220V市电连接，经开关K、熔断丝RDl、干扰滤波器Cl、C2加至整流块Zl和小电源变压器BI上，由整流块Zl整流，经电容C3滤波后，为功率放大级提供311V直流电压，电源经小电源变压器BI变压后，经整流块Z2和整流二极管D1、D2经电容C4、C7-C10滤波，经三端稳压块Q1-Q3稳压后分别输出+15V、+12V、+5V的电压，为主控电路和脉冲震荡及保护电路提供工作电源。
3.根据权利要求1所述的脉冲恒流充电机，其特征是，所述的主控电路包括:电阻R8-R10为PWM波形集成块IC2提供的工作偏置电压；由电阻Rll为PWM波形集成块IC2提供的工作电源；由电容C13、电阻R16为PWM波形集成块IC2提供的振荡频率；由电阻R15为PWM波形集成块IC2提供的振荡频率死区时间；由电阻R17、电容C14为PWM波形集成块IC2开机工作提供的延时时间；由电阻R12、R13、晶体管BG6-BG9为PWM波形信号并经由电阻R27、电容C24变压器B4初级L5绕组，为高频功率放大提供的推动信号；主要由三极管BG10、电阻R16、R18、电容C15、C16、C19组成的信号放大电路为PWM波形集成块IC2提供的控制信号，主要由运算放大集成块IC3、电阻R15、电容C17、C18、电阻R20、R22组成的运算信号放大电路为PWM波形集成块IC2提供恒定电流的控制信号；主要由数显表、电位器W4、电阻R23、R36和电位器W3组成的信号显示电路显示设定的工作电流数值；恒定信号源由脉冲振荡及保护电路的BGll发射极加至脉冲振荡及保护电路的运算放大集成块IC3。
4.根据权利要求1所述的脉冲恒流充电机，其特征是，所述的高频推动及高频功率放大输出电路包括:经高频变压器B4的次级L6、L7产生的交变信号电压分别加到MOS管的GU G2的栅源两极上；主要由电容C20、二极管D8、电阻R34、二极管D14、电阻R25、二极管D9、电容C19、二极管D10、电阻R35、二极管D15、D11和电阻R26组成的栅负偏压偏置电路，交变信号经MOS管Gl、G2功率放大后，由高频变压器B3输出；主要由电阻R23、电容C21、电阻R24、电容C22、C23组成信号尖峰吸收电路；由高频变压器的次极L10、L11的高频交流电压，经高频整流二极管D12、D13组成的全波整流后经电容C24滤波，其正电压直接引致充电输出端正端；由MOS管G3、电阻R28组成负端开关电路，控制电路输出状态，电源负极由MOS管G3的漏极引出；由三极管BG4、电阻R29-R31、三极管BG6、电阻R40、R50和光电耦合器IC5组成脉冲控制电路，把由脉冲振荡电路来的信号加至MOS管G3的控制极上；由电阻R38、电位器W5、二极管D6、电阻R39、三极管BG5和电阻R32组成电压信号检测电路为电瓶充电提供检测信号。
5.根据权利要求1所述的脉冲恒流充电机，其特征是，所述的脉冲振荡及保护电路包括:主要由集成块ICl、电阻R2、二极管D3、D4、电位器W1、W2、电容C5、C6和电阻R3组成脉冲振荡电路，振荡信号由电阻R3、R4、光电f禹合器IC4的一侧和三极管BGl输出到脉冲调整电路；由电位器Wl、W2组成脉宽和频率调整电路，分别来调整电路的脉冲输出频率和脉冲宽度；由小电流变压器B2、电位器W3和可控硅Q4组成保护电路，小电流变压器B2的初级LI分别接至31IV电源和功率放电级变压器B3的中心抽头上；小电流变压器B2次级L2感应出来的交流信号电压，由二极管D9、电容CO进行半波检波后的信号电压加在电阻R7、电位器W3和电阻R8两端上，由三极管BGl1、电阻R6、R44、电位器WO和二极管D7组成电流信号放大电路，并通过电阻R9、R10加至可控硅Q4的控制B2极上；由电阻R16、常开温度开关Rt0和二极管DlO组成温度保护电路，并通过电阻R9、RlO加至可控硅Q4的控制B2极上；由三极管BGll的发射极引出信号到主控电路2运算放大集成块IC3的恒流取样点上；由二极管D8和电阻Rll组成异 常报警指示电路。
【文档编号】H02J7/10GK104037923SQ201410260907
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】李建华 申请人:吉林鼎基电力设备工程有限公司