低碳可控硅式环保充电器的制作方法

属于电子技术领域。

背景技术：

本企业在前段时间申请了保安产品系列，而该产品必须要备份电池，否则当无市电时，保安功能将成为一种虚设，而无市电的时候，恰恰又可能是发生保安事故的高峰时候。所以备份电池是必需的。而且备份电池的性能直接关系到整体的性能。

但是备份电池必需要对其充电维护，对备份电池的科学维护，直接关系到备份电池的寿命，与容量。有资料认为，电池常常不是用坏的，而是充电不当而损坏的。保安器材中的电池，属于专用电池，对体积容量有特殊要求，配备苛求于一般产品。因此如何保障备份电池寿命与容量不受影响这是问题之一。

问题之二是具维修资料统计，对一般的充电器，其内部的充电控制的有源件，如开关三极管等容易损坏，它产生故障占整个设备的故障率比例很大，因此如果该管损害，造成整机不能使用。因此这些看起来普通的技术问题，却成为了影响一个产品好坏的严重大事。

因为上述原因，为保证本企业所申请的保安产品的性能，本企业的充电部分不能采用普通的对电池的充电方法与普通的充电线路。

其常规的充电方法是采用单一直流充电法，这样的方法均会使电解液持续产生氢氧气体，其氧气在内部高压作用下，渗透至负极与镉板作用生成CdO ,造成极板有效容量下降。如果采用脉冲充电，而且采用采用充与放并存的方法，即充一定时间，如5秒钟，就放一定时间如1秒钟。这样充电过程产生的氧气在放电脉冲下将大部分被还原成电解液,可使析气量大大降低，减少析气量可以使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了铅酸蓄电池的内压，使下一阶段的脉冲充电更加顺利地进行，从而使铅酸蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使铅酸蓄电池有较充分的化学反应时间，从而减少了充电过程中铅酸蓄电池的析气量，提高了铅酸蓄电池的充电电流可接受能力。脉冲充电法充电一定时间如5秒钟，停止一定时间如放电1秒钟，如此循环。这种充电方法会使铅酸蓄电池在充电过程中所产生的氧气和氢气在停止充电脉冲下，大部分析出的氧气和氢气又被还原成了电解液，这不仅减少了铅酸蓄电池在充电过程中内部电化学副反应——水的电解所产生的析气量，而且对已经严重极化而引起失效的铅酸蓄电池还有修复作用，在使用本充电方法对失效的铅酸蓄电池充放电一定次数后，会使铅酸蓄电池的容量逐渐的恢复。又据资料介绍按又充电双放电的充电方法，或充电停充的办法，不仅对铅蓄电池很有帮助，而且对一些碱电池也有积极帮助。

但是按上述的充电方法，常规的线路也是存在技术难点的，因为常规的电路即不是又充又放的电路，其开关控制管都是故障的重点，如果让开关管处于脉冲的状态，更容易成为损害的机率，这是其一，其二是因为电路有充的控制，又有放电部分（或停充）的控制，因此损害的部位又增加了一倍，因此如果按传统的设计，必定线路 复杂，新增加了故障点，如何解决这些矛盾，成为了新难点。

随着现代生活的丰富，用电池的电器的种类越来越多，除了本企业所研究的保安器材外，还有很多产品，如数码机机，手机，等等，其充电器的要求，也有类似本企业要求的地方，所以对充电器的研究，不仅牵涉充电器本身的质量，还牵涉被充电池两个方面的问题。因些一个好的充电措施有着积极的意义。

技术实现要素：

为克服现有充电产品具有充电功能，但是对环保不足的弱点，本发明了一种低碳可控硅式环保充电器，它采用了可控硅与一块反相器集成电路的有机结合，，研制出一种适用范围宽，而且充电路不容易损坏，。并对充电电池实现充放结合的科学的最大化充电的充电器，从而最大化的延长充电器与被充电池的寿命与容量，实现社会的环保。

所采用的措施是：

1、低碳可控硅式环保充电器由可控硅充电单元、可控硅接口单元、环形振荡式脉冲发生单元、充电显示单元、可控硅放电单元、结束起动可调阀值单元、结束整形放大单元、负载单元共同组成。

其中：可控硅充电单元由涓流电阻、充电工作可控硅、充电备份可控硅、充电单元可控硅阴极二极管、充电自动转换二极管、控制极电阻组成。

充电工作可控硅的阳极与充电备份可控硅的阳极相连，接在信号输入上，充电工作可控硅的控制极与充电备份可控硅的控制极相接成为充电控制点，充电触发电阻接在信号输入与充电控制点上，充电自动转换二极管的正极接充电备份可控硅的阴极，充电自动转换二极管的负极与充电工作可控硅的阴极相连成为充电阴极输出点，充电单元可控硅阴极二极管的正极接在充电阴极输出点，其负极成为可控硅充电单元的输出。

可控硅接口单元由接口可控硅与接口可控硅阴极二极管组成：接口可控硅的阳极接充电控制点，接口可控硅阴极二极管接在接口可控硅的阴极与地线之间，接口可控硅的阳极接充电显示控制器的输出。

环形振荡式脉冲发生单元由三个振荡门、振荡电容、充放支路、充电支路、环形电阻组成。

充放支路由频率可调电阻与频率限制电阻串联而成，充电支路由导向二极管、点空比限制电阻、占空比可调电阻串联而成。

充放支路与充电支路并联，一端接在振荡二门的输出，另一端接振荡三门的输入，振荡一门的输出连接振荡二门的输入，环形电阻接在振荡三门的输出与振荡一门的输入之间，振荡电容接在振荡三门的输入与振荡一门的输出之间。

充电显示单元由充电显示控制器、充电显示支路组成。

充电显示支路由充电显示保护电阻与充电指示灯串联而成。

充电显示控制器的输入接振荡三门的输入，充电显示控制器的输出接充电显示支路到地线。

可控硅放电单元放电切除开关电路、放电电阻、放电工作电路、放电备份电路、放电转换二极管、放电可控硅阴极串联二极管、四个放电控制二极管组成。

放电工作电路由放电工作可控硅与放电工作可控硅触发电阻组成。

放电备份电路由放电备份可控硅与放电备份可控硅触发电阻组成。

放电工作可控硅与放电备份可控硅的阳极连在一起接放电电阻的一端，放电电阻的另一端接被充电池的正极，放电工作可控硅触发电阻接在放电工作可控硅的控制极与阳极之间，放电备份可控硅触发电阻接在放电备份可控硅的控制极与阳极之间，放电转换二极管的正极接放电备份可控硅的阴极，负极接放电可控硅阴极串联二极管到地线，放电工作可控硅的阴极接放电转换二极管的负极，放电控制二极管一的正极接放电工作可控硅的控制极，放电控制二极管二的正极接放电备份可控硅的控制极，放电控制二极管一与放电控制二极管二的负极接充电显示器的输出，放电控制二极管三的正极接放电可控硅的控制极，放电控制二极管四的正极接放电备份可控硅的控制极，放电控制二极管三与放电控制二极管四的负极接放电切除开关的一端，放电切除开关的另一端接地线。

结束起动可调阀值单元由起动上偏可调电阻、起动上偏保护电阻、起动下偏电阻组成。

结束整形放大单元由前置整形放大器、第二整形放大器、反馈电路、结束控制二极管、结束可控硅组成。

反馈电路由微分反馈电容、反馈二极管、放电电阻组成。

起动上偏可调电阻与起动上偏保护电阻串联，接在可控硅充电单元的输出与前置整形放大器的输入之间，起动下偏电阻接在前置整形放大器的输入与地线之间，前置整形放大器的输出与第二整形放大器的输入相接，微分反馈电容的一端接第二整形放大器的输出，微分反馈电容的另一端接反馈二极管到前置整形放大器的输入，放电电阻接在微分反馈电容的另一端与地线之间，结束可控硅的阳极接充电控制点，结束可控硅的阴极接地线，结束可控硅的控制极接第二整形放大器的输出，结束控制二极管的正极接第二整形放大器的输出，结束控制二极管的负极接充电显示器的输入。

负载单元由被充电池与电池接触显示支路组成：电池接触显示支路由电池接触显示保护电阻与电池接触指示灯串联而成， 电池接触显示支路接在被充电池的正极与地线之间，被充电池的正极接可控硅充电单元的输出，被充电池的负极接地线。

2、充电可控硅阴极串联二极管与放电可控硅阴极串联二极管的数量为两个或三个。

3、所有可控硅均为单向可控硅焊接而成。

进一步说明：

1、工作原理说明：

开通电源后，所有单元开始工作，其中可控硅充电单元与可控硅放电单元向被充电池进行了充电工作直到结束。充电的特点一是以脉冲方式的充电，二是在脉冲的一个周期内，有向被充电池的充电过程，也有向被充电池放电的过程，但是充电的时间大于放电的充电过程。所以总体的物理过程是充电 。三是充电回路是经过可控硅充电单元充电。放电回路是通过可控硅放电单元放电。

应指出的是尽管可控硅充电单元内充电工作电路与充电备份电路对被充电池组成了或门供电方式，但是由设计措施的特殊性，平常只有充电工作电路通电工作，而充电备份电路处于开路状态，但是一旦充电工作电路损坏，充电备份电路将自动投入通电工作。

同理，应指出的是尽管可控硅放电单元内放电工作电路与放电备份电路对被充电池组成了或门对被充电池形成放电方式，但是由设计措施的特殊性，平常只有放电工作电路通电工作，而放电备份电路处于开路状态，但是一旦放电工作电路损坏，放电备份电路将自动投入通电工作。

在充电过程中，因为环形振荡式脉冲发生单元工作时，环形振荡式脉冲发生单元通过充电显示器控制可控硅接口单元，不断使可控硅充电单元中的两可控硅处于开通与断开状态，所以充电回路产生的是脉冲电流。

在脉冲充电过程中的一周期内，产生的效果是即在充电又在放电特殊的形式。但本发明也设计了放电切除开关（图2中的9.11），让可控硅放电单元无偏置，使该部分处于切除状态，而只采用脉冲充电的形式，从而增加了灵活的选择性。

充电与放电共存的充电规律是，在脉冲的一周期之内，当在可控硅充电单元开通时可控硅放电单元关闭，反之在当在可控硅充电单元关闭时可控硅放电单元开通。由于在脉冲的一周期之内，充电的时间长，而放电的时间短，所以充电过程是处于脉冲充电状态。这样的充电方式有利于对电池的科学维护，同时对部分损坏的被充电池也有一定程度的恢复作用。

当被充电池没有接触好时，电池接触显示支路中的电池接触指示灯不亮，因为该部分指示的电流在未插上交流电时，仅来源于电池。此时，将指示使用者应夹好被充电池。

当被充电池电压未到位时，因为可控硅充电单元导通充电，当被充电池充电到位后，因为充电输出端输出高位，因结束起动可调阀值单元输出电压到了结束整形放大单元的输入阀值，前置整形放大器输出反相，第二整形放大器（图2中的14.2）仍保持高位，此时结束可控硅（图2中的14.3）被触发，从而钳位充电控制点，使可控硅充电单元断路。结束控制二极管（图2中的14.5）激励充电显示器，使充电显示器输出为低位，从而使放电控制点无高压，也关闭可控硅充电单元，可控硅放电单元也停止工作而成为开路状态，因而整个电路关闭。

此时所连的涓流电阻（图2中的2.1）向被充电池提供所需的维持的涓电流。

1、线路特点分析：

（1）、结束起动可调阀值单元、结束整形放大单元的说明。

其中：结束起动可调阀值单元由起动可调上偏电阻（图2中的13.2）、起动上偏保护电阻（图2中的13.1）、起动下偏电阻组成（图2中的13.3）；结束整形放大单元由前置整形放大器（图2中的14.1）、第二整形放大器（图2中的14.3）、反馈电路、结束可控硅（图2中的14.3），结束控制二极管（图2中的14.5）组成。

反馈电路由微分反馈电容（图2中的14.6）、反馈二极管（图2中的14.7）、放电电阻（图2中的14.8）组成。

该单元中选用两门分别作前置整形放大器与第二整形放大器的主要好处有二，一是与环形振荡式脉冲发生单元的门是一种型号，便于生产。二是门有翻转的阀值，一但超过阀值，门便翻转，三是两门串联后，有进一步放大整形作用，进一步缩短了门的翻转过程。因而有很好的性能。起动可调上偏电阻（图2中的13.2）可以灵活地调整取样电压，又因为串联了起动上偏保护电阻（图2中的13.1），所以在调试过程不会产生过大的偏差。由于这样的电路，阀值明显，又有两门串联的放大作用，所以有很高的灵敏度。而反馈电路的作用是当结束起动可调阀值单元刚到阀值，加速结束整形放大单元的启动，因而起动结束效果更加明显。

当结束整形放大单元有高位输出时，结束控制二极管（图2中的14.5）将高位传给了振荡三门的输入，因而让振荡停止，同时结束控制二极管也将高位传递给了充电显示器（图2中的8.0），所以使可控硅放电单元无激励信号，放电部分的工作停止。结束可控硅（图2中的14.3）钳位充电控制点，使充电部分内部两可控硅的控制极为低位，变为截止，停止充电。此时，充电与放电都停止工作，只有涓流电阻（图2中的2.1）向被充电池提供所需的维持的涓电流。

（2）、可控硅接口单元：

该单元由由接口可控硅（图2中的6.1）与接口可控硅阴极二极管（图2中的6.2）组成。

接口可控硅（图2中的6.1）的控制极受充电显示器（图2中的8.0）的控制，接口可控硅的阳极直接钳位充电控制点。

因而接口可控硅主要有两大功能：

一是产生可控硅充电单元的交流充电逻辑。其原因是在环形振荡式脉冲单元的激励下，经过充电显示器（图2中的8.0）控制该接口可控硅，使接口可控硅的阳极产生高与低的脉冲变化，从而使可控硅充电单元中两可控硅的控制极产生高低的脉冲变化。当接口可控硅的阳极为高位时，充电单元中两可控硅的控制极受到激励，为饱和开通状态，反之接口可控硅集电极为低位时，充电单元中两可控硅的控制极被钳位，充电单元中两可控硅为截止断路状态，从而使可控硅充电单元的输出产生高低状的变化。使整个充电过程成为脉冲充电状。

二是实现电压与电流关系的扩展，因为该电路可用于较高的被充电池及较大功率的电池充电，其充电电压可能为12伏如为24伏，这样高的电压可能高于普通集成电路承受的电压，同时当被充电池为大容量时，充电部分的可控硅的控制极电流可能很大，所以可以通过接口可控硅后可以作扩展，而不受约束。

（3）、充电显示单元。

该单元由充电显示器（图2中的8.0）、充电显示支路组成。

充电显示支路由充电显示保护电阻（图2中的8.1）与充电指示灯（图2中的8.2）串联而成。

当环形振荡式脉冲发生单元工作时，充电显示控制器高低变化规律与环形振荡式脉冲发生单元的规律相同，从而激励充电指示灯显示，当充电结束，结束整形放大单元输出高位，导致充电显示控制器输出为低位。充电指示灯不受激励，因而不发光。

（4）、脉冲发生单元。

环形振荡式脉冲发生单元由三个门、振荡电容、充放支路、充电支路、环形电阻组成。

充放支路由频率可调电阻（图2中的7.4）与频率限制电阻（图2中的7.5）串联而成，充电支路由导向二极管（图2中的7.6）、点空比限制电阻（图2中的7.8）、占空比可调电阻（图2中的7.7）串联而成。

该单元的特点是一振荡发生器，该线路中具有频率调整，与占空比调整。

脉冲发生单元。在本发明中有三点作用，一是通过接口可控硅控制可控硅充电单元，使充电的形式成为脉冲充电的形式。二是通过充电显示器控制可控硅放电单元，使充电全过程中，实现边充电边放电复合形式。三是实现占空比的调节。使充电的全过程，在实现又充电与放电的复合过程，保持着最佳的分配比例。

A、振荡电容与充放支路形成了振荡频率的粗调。

其原因是由振荡一门（图2中的7.1）、振荡二门（图2中的7.2）、振荡三门（图2中的7.3）与上述线路组成了一个环形振荡器，而其中的充放支路比有导向二极管（图2中的7.6）组成的充电支路阻值大得多，所以环形振荡器的频率主要由充放支路定，调整该支路的电阻阻值的调整，便可以大致决定出该振荡器的频率，（因为精准的频率还决定于占空比即与充电支路有关）。充放支路的频率限制电阻对频率可调电阻的最小阻值起了限值作用。

环形振荡器形成的振荡原理是，当振荡一门（图2中的7.1）的输出端为高位时，振荡二门（图2中的7.2）的输出端为低位，如果没有振荡电容（图2中的7.9）为开路，则因充放支路的存在，振荡三门（图2中的7.3）的输入端应为低。但因为有振荡电容的存在，不能跃变，直接将高位传给了振荡三门的输入端，所以振荡三门的输入端在电容的充电过程中，成为了高位。这时振荡三门的输出端为低，导致振荡一门的输出端继续为高，这个状态持续到振荡电容充电结束，开成振荡的前半周期，前半周期结束后，振荡三门输出端聚变为低，导致振荡二门输出端为高位，因此形成振荡电容反方向的放电，形成振荡的后半周期。

B、本发明的该单元设计有占空比可调。

占空比的意义是脉冲在一个周期内，高位时间与低位时间的比例。

占空比可调线路主要由振荡电容与充电支路共同组成。

形成可调的原理是：当振荡一门输出端为高位时，该门高位输出端电流经过振荡电容充放支路与充电支路的并联支路，然后流向振荡二门的低位输出端，由于充电支路串联的电阻较大的小于充放支路，所以有充电支路的充电电流是主导成份。调节该支路的可调，可以进一步调节占空比。该支中的占空比限制电阻（图2中的7.8）是对占空比可调电阻（图2中的7.7）最小值的限制。当振荡电容充电结束后，振荡二门的输出端为高位时，振荡二门的高位输出端通过充放支路与充电支路的并联支路向振荡电容作反方向的放电，由于两支路中充电支路有导向二极管的存在，其反向偏置为无穷大，所以放电的主要支路是充放支路。应说明的是，由于本单元的输出经过接口可控硅反相后，控制了可控硅充电单元的两个可控硅，充电时间越短，则可控硅充电单元开通的时间越长，所以本单元的占空比可调设立在充电支路，而不设立在充放电路的一个重要原因。这样的情况落实到对电池充电时，在脉冲的一个周期时间内是充电时间长而放电的时间 短，而在整体 上对补充 电池形成 的是充电的态势。

由于脉冲发生单元具有频率可调与占空比可调，所以对被 充电池的充电可以实现相对的最大科学化。

C、脉冲发生单元对充电部分与放电部分的逻辑关系。

充电显示器的输入等同于连接了振荡二门（图2中的7.2）的输出，使充电显示器（图2中的8.0）的输出随着振荡而产生高低不同的变换，当充电显示器的输出为高位时，接口可控硅（图2中的6.1）的阳极为低位，因而钳位可控硅充电单元中的可控硅，所以可控硅充电单元为断路，此时的可控硅放电单元中的可控硅，因为此时充电显示器的输出为高位，所以激励可控硅放电单元中的三极管成为饱和对被充电池放电。

反之，当脉冲发生单元翻转，使充电显示器的输出为低位时，接口可控硅阳极为高位输出，可控硅充电单元中的可控硅受控制极电阻触发，可控硅充电单元导通，充电，此时充电显示器的输出为低位，可控硅放电单元中的可控硅无激励电流，可控硅放电单元中的三极管成为截止状态的断路状态。

（5）、充电自动转换二极管、充电工作可控硅与充电备份可控硅的特点及说明。

A、对可控硅的创新以实现可控硅断路的控制极控制。

单向可控硅的内部结构如图3所示，它的内部相当于一个NPN三极管与一个PNP三极管的结合，其触发的原理是，当内部的NPN三极管基极有触发的正向偏置时，其集电极产生放大电流，该电流又是PNP三极管的基极电流，而该管放大的集电极电流成为了PNP三极管的基极电流，因而开成了强烈的正反馈。

创新的可控硅是在其阴极串联了二极管，（图中串联了两只），因而提高了NPN三极管的正向偏置电压，所串联的最后一只二极管负极成为了创新可控硅的假阴极，因此当NPN三极管的基极与假阴极短路，因为正向偏置增高，则NPN管的基极电流容昜直接短路到地，而无须通过内部的PN节产生晶体管效应。所以这样的好处是，对饱和的可控硅，只要将控制极阴极的电位低于假阴极，就能实现饱和可控硅截止，而不必采用教书中介绍的减少阳极电流的办法。

也即是用创新可控硅后，可控硅即具有可控硅易触发饱和的性质，又具有控制控制极而达到让其截止的性质。这一性质也得到试验充分的印证。

B、用本发明的可控硅充电单元解决现有产品普遍存在的易坏的问题。

本发明的可控硅充电单元措施主要由几部分组成。第一部分是充电工作可控硅（图2中的3），第二部分是充电备份可控硅（图2中的4），第三部分是充电自动转换二极管（图2中的5），该单元由一个二极管元件形成，该单元虽然元件少，但是在与充电备份可控硅的配合下，起到十分重要的作用，第四部分是涓流电阻（图2中的2.1）与控制极电阻（图2中的2.2），涓流电阻的作用是在被充电池充电结束后，形成维持的涓流，控制极电阻是触发作用，第五部分是充电可控硅阴极串联二极管（图2中的3.9），它的作用是使充电部分中的可控硅能可靠截止。

上述几部分在本发明中一个最重要的核心。其原因本发明设计了这样形式的三单元配合，能使充电的一开始就能使充电工作可控硅处于正常的工作开关工作状态，而充电备份可控硅单元则处于断路的“休眠状态”，一旦充电工作可控硅损坏而停止工作时，充电备份可控硅将自动投入工作，因此大大提升了充电器的寿命。

具维修统计，对于所有的充电器中最易坏的元件就是这个充电回路中执行开与关的三极管。所以本发明中对该点进行了重点处理，用两只可控硅特殊的“并联”且封门的方式，作为本发明的充电部分元件，本发明措施实施后，形成了这样的工作原理，由于可控硅在饱和时为1伏左右，（可控硅的饱和电压大于饱和三极管）。充电工作可控硅因未串联充电自动转换二极管而向外输出，而充电备份可控硅因串联了充电自动转换二极管才是最后输出，因此一旦两管同时有输出，必定是充电工作可控硅的输出的电压将高于充电备份可控硅的最后输出。这时的情况是，充电自动转换二极管中的二极管必定会成为反向偏置，而被封门而无输出。即是充电备份可控硅无输出电流，因而不产生功率输出，不产生电磨损，基本上不会损坏，而称为“备份可控硅”，也成为了一种特殊的备用替换可控硅，只要充电工作可控硅处于工作状态，充电备份可控硅就处于“休眠”状态。正常情况下，充电任务只由充电工作可控硅完成。在本发明中，当充电工作可控硅损坏后，无电流输出，此时充电备份可控硅因失去封门电压，立即向外输出电流，实现了正常的自动切换。充电器不会因此报废。因而大大地提高了充电器的可靠性。

此外还应说明两点，一是由于在理论上有源件如可控硅的寿命很高，但是有源件本身的生产过程，及充电器在制作中对有源件的焊接等方面的原因，或在使用过程中的不当因素，常常使有源件这样的寿命受到挑战，达不到这样的要求，而这样的自动切切换工作，就是对这种有源件达不到高寿命的一种弥补。二是由于两可控硅参数一致，工作时都是处于开通与断开的开关状态，所以无论是充电 可控硅工作，还是充电备份可控硅工作，所以整个充电性不会发生变化。三是采用一可控硅（本发明中的充电备份可控硅）为休眠状，该管的功率消耗近似为零，而电子有源件寿命与其所消耗的功率有很大的关系，所以不易损坏，而比用两有源件采用简单的并联关系连接工作可靠性好得多。

充电自动转换二极管是只有一个二极管形成，它的好处是在充电工作可控硅损坏后，能自动切换为充电备份可控硅启动，而且它所产生的压降只有0.7V，不会损失过多的压降。

在检查该路有无电流时，可以将电流表串联在该路中。

（6）、可控硅放电单元中的放电控制电路、放电工作电路、放电备份电路、放电自动转换二极管的特点及说明。

放电工作电路由放电工作可控硅（图2中的10.1）与放电工作可控硅基极电阻（图2中的10.2）组成。

放电备份电路由放电备份可控硅（图2中的11.1）与放电备份可控硅触发电阻（图2中的11.2）组成。

形成的意义有三，因而也成为了本发明的核心重点。

一是在充电的全过程中，又进行放电的功能，即是在脉冲的一个周期内，当充电显示器输出为高位时，可控硅充电单元处于开路的停止状态时，此处的可控硅放电单元导通对电池进行瞬态放电。反之在脉冲的一周期内，可控硅充电单元处于导通状态时，此处的可控硅放电单元处于断路关闭状态。形成这样的逻辑关系原因是接口可控硅承担了逻辑功能，同时又对两部分起了隔离作用。使之相互不影响。（前面接口可控硅单元有详细说明）。被充电池在充电全过程中处于又充又放的状态，在充放得当的情况下，其好处是可以实现充电的最大科学化。甚至能让有些电性能处于很差的状态下，能得以一定程度的恢复。

二是可控硅放电单元因为在放电时电流仍较大，所以仍然采用了放电工作可控硅与放电备份可控硅共存的形式，在放电工作可控硅工作放电时，由于放电备份可控硅因串联有放电转换二极管，产生了阀值，所以放电电流将被放电工作可控硅通道短路，而放电备份可控硅支路则处于无电流的“休眠状态”，成为了一种备用管。当放电工作可控硅损坏而断路时，放电备份可控硅支路自动投入工作，因此大大提升了放电部分的的寿命。

三是放电系统的控制极对地连接有放电切除开关（图2中的9.11），增加了灵活性。

本发明实施后有着突出的优点:

1、由本发明一是大大提高了充电器的寿命，减少了充电器的报废率，二是对被充电池实现了科学充电，增进了维护，延长了被充电池的寿命，减少了报废率。而这两种产品，无论是可充电池，还是配套的充电器，都是现代生活普遍应用的种类，所以能增强两种产品的环保。环保无小事，所以本发明有积极意义。

2、也有着重要的经济价值，对于普通的电子产品的价值，如充电器这类产品，在没有名贵的元材料下，所以第一是科技价值，第二是人工加费，第三才是元件的成本，而本发明所增加的元件有限。本发明实施后，使用者后会明显感觉到一是充电器寿命的延长，二是被充电池寿命延长，三是容量不会发生明显变化，因此社会一定会接受，承认其科学价值，因此这种优良的产品会代替劣质产品。由于现代生活中，该产品用途极为普遍，所以会产生显著的经济价值。

3、采用 又充又放的充电形式，对被充电池有显著的维护效果，网上有评论认为可充电池是被充坏的，而不是用坏的，而本措施能合被充电池的充电相对的最大科学维护，特别是对酸性电池。而用这样的充电放电方式，不仅能使电池的容量与寿命不会减少，甚至使受损电池能得到一定程度的恢复，所以意义是很大的。

4、本发明性能优异，一是对被充电池的充电放电时间之间的比例灵活可调，即是占空比可调，二是对脉冲的频率可调，三是对被充电压结束充电值灵活可调，所以从多角度多层面，适应了不同种类型号的被充电池型号。另一个重要之点是可以对大容量的电池充电，此时只要将充电部分与放电部分的三极管换为大功率三极管即可。此外本发明还有不怕过充等等优点。

5、和各单元相连科学，并做到了综合利用，因而线路电路精简、可靠性高。

6、易生产，易调试，很适合微型企业生产。

附图说明

图1是低碳可控硅式环保充电器方框原理图，

图中：1、信号输入；方框2、可控硅充电单元；方框3、充电工作可控硅；方框3.9、充电可控硅阴极串联二极管；方框4、充电备份可控硅；方框5、充电自动转换二极管；方框6、可控硅接口单元；方框7、环形振荡式脉冲发生单元；方框8、充电显示单元；方框9、可控硅放电单元；方框9.1、放电切除开关电路；方框10、放电工作电路；方框10.5、放电可控硅阴极串联二极管；方框11、放电备份电路；方框12、放电转换二极管；方框13、结束起动可调阀值单元；方框14、结束整形放大单元；方框16、负载单元。

图2是低碳可控硅式环保充电器一种方案的工程原理图。

图中：1、信号输入；2.1、涓流电阻；2.2、控制极电阻；2.8、可控硅充电单元的输出；3、充电工作可控硅；3.9、充电可控硅阴极串联二极管；4、充电备份可控硅；5、充电自动转换二极管；6.1、接口可控硅；6.2、接口可控硅阴极二极管；7.1、振荡一门；7.2、振荡二门；7.3、振荡三门；7.4、频率可调电阻；7.5、频率限制电阻；7.6、导向二极管；7.7、占空比可调电阻；7.8、占空比限制电阻；7.9、振荡电容；7.11、环形电阻；8.0、充电显示器；8.1、充电显示保护电阻；8.2、充电指示灯；9.2、放电电阻；9.7、放电控制二极管一；9.8、放电控制二极管二；9.11、放电切除开关；9.12、放电控制二极管三；9.13、放电控制二极管四；10.1、放电工作可控硅；10.2、放电工作可控硅触发电阻；10.5、放电可控硅阴极串联二极管；11.1、放电备份可控硅；11.2、放电备份可控硅触发电阻；12、放电转换二极管；13.1、起动上偏保护电阻；13.2、起动可调上偏电阻；13.3、起动下偏电阻；14.1、前置整形放大器；14.2、第二整形放大器；14.3、结束可控硅；14.5、结束控制二极管；14.6、微分反馈电容；14.7、反馈二极管；14.8、放电电阻；16.1、被充电池；16.2、电池接触显示保护电阻；16.3、电池接触指示灯。

图3是单向可控硅与创新后的可控硅的原理图。

3-1是单向可控硅内部结构图。

图中：90、可控硅的阳极；91、可控硅内部结构PNP三极管；92、可控硅内部结构NPN三极管；93、可控硅控制极；94、可控硅阴极。

3-2 是创新可控硅图。

图中：90、可控硅的阳极；91、可控硅内部结构PNP三极管；92、可控硅内部结构NPN三极管；93、可控硅控制极；94、可控硅阴极；95、创新可控硅阴极串联的二极管；96、创新可控硅假阴极。

3-3是本发明的可控硅充电单元中两可控硅使用图（由于可控硅放电单元中两可控硅并联形式与充电单元中两可控硅并联的形式一致，因此只用一张图表示）。

图中：1、信号输入；2.8、可控硅充电单元输出；3、充电工作可控硅；3.9、充电单元可控硅阴极串联二极管；4、充电备份可控硅；5、充电自动转换二极管；30、充电工作可控硅的阳极；31、充电工作可控硅的控制极；32、充电工作可控硅的阴极；33、充电工作可控硅内部结构PNP三极管；35、充电工作可控硅内部结构NPN三极管；36、充电备份可控硅阳极；37、充电备份可控硅控制极；38、充电备份可控硅阴极；39、充电备份可控硅内部结构PNP三极管；40、充电备份可控硅内部结构NPN三极管。

图4是检查测试所需要的假负载的线路图。

图中：2.8、可控硅充电单元的输出；16.2、电池接触显示保护电阻；16.3、电池接触指示灯； 20.1假负载稳压值可调；20.2、假负载上偏限值电阻；20.3、假负载下偏电阻；20.5、假负载三极管；20.6、假负载集电极电阻；23、电压表红表笔；24、电压表黑表笔。

具体实施方式

图1、2、3、4例出实施中的一种制作方案。

一、挑选元件：环形振荡式脉冲发生单元中的三个门、充电显示器、装置整形放大器、第二整形放大器都选用集成电路4069，该集成电路有6个反相器，可控硅充电单元与可控硅放电单元中的可控硅用单向小功率可控硅，二极管采用面结合型二极管，放电电阻采用大功率的类型号，振荡电容采用漏电系数小的型号，其它的阻容件无特殊要求。

二、制板、焊接：根据图2制作电路控制板，并按接图2的原理图焊接。

三、通电 检查与调试。

1、对起始单元的通电检查与调试：（见图4 ）。

用一只三极管连成可调的稳压管模拟电路，代替被充电池成为假负载。后称假负载。用万用表的电压连接以充电输出端与地之间。

调试假负载，让万用表中的电压档显示为不同的电压值，如6伏，12伏，18伏，24伏。

调节起动可调上偏电阻（图4中的13.2）之值，使结束整形放大单元分别在6伏、12伏、18伏24伏值时，时均有0位输出，否则应换取样起动上偏保护电阻（图4中的13.1）与起动可调上偏电阻（图4中的13.2）之值。

附加说明，用一只三极管连成可调的稳压管模拟电路的原理，当该管的上偏电阻变高时，充电端的电压要增高才能击穿该管的偏置电压，使该管进入放大状态，该假负载三极管的集电极电压有一个变化的范围，因而可以模拟成一个不同的稳压二极管，因而可以模拟出6伏、12伏、18伏24伏之值。

2、对脉冲发生单元频率的通电的检查与调试，

连接上假负载。用示波器的热端连接环形振荡式脉冲发生单元的输出端，即振荡三门的输出端，冷端接地。

在接通电源后，示波器有的振荡图形显示，

如果显示不正确，则可能是元件焊接有误，或可能是振荡电容（图2中的7.9）质量不好，严重漏电。

调节频率可调电阻阻值，使示波器所显示的频率符合设计要求，其规律是电阻越大，频率越慢，反之越快。

3、对创新可控硅的通电检查，创新可控硅如图3中的3-2所示。

A、对创新可控硅的检查。

通电，用万用表的红表笔接创新可控硅的假阴极，万用表中的电压档显示应有电。短路创新可控硅的控制极（图3中的93）与假阴极（图3中的96），此时应无电。

如果情况不符合，则是连线出错，而且可能是可控硅阴极所串联的二极管极性焊反。

4、对接口可控硅通电检查与调试。

A、将接口可控硅基极对地短路，此时该管集电极应为高位，用电压表测可控硅充电单元中的两可控硅的阴极有电，否则是连线有错。

B、将接口可控硅基极串联电阻后连接电源，此时该管集电极应为低位，用电压表测量可控硅充电单元中的两可控硅的阴极应无电，如果情况不正确，则可能是连线有错。或触发电阻过大。

5、对脉冲发生单元频率的通电的检查与调试。

连接上假负载。用示波器的热端连接脉冲发生器的输出端，即是振荡三门的输出端，冷端接地。

在接通电源后，示波器有振荡图形显示，其中波形的一个重要特点是，在脉冲波型一个周期之内，其低位时间长，而高位的时间短，如果情况相反则是导向二极管（图2中的7.6）的方向焊反。

调节占空比可调阻值，使示波器所显示的占空比符合设计要求，其规律是可调电阻越大，在一个周期之内的高位时间越大。反之电阻越小，在一个周期之内的高位时间越短。

6、对充电部分两可控硅的检查与调试。

（1）、逻辑检查。

分别测试充电工作可控硅与充电备份可控硅的阴极。测试方法：用万用表中的电压表的红表笔接该点，黑表笔接地。

A、充电部分与放电部分的逻辑检查。

用电源线接执行三极管的基极电阻，此时接口可控硅的集电极为低，充电部分无输出电压，分别检查放电工作可控硅与放电备份可控硅的两集电极，此时两点应为低位。

B、用电源连线到振荡三门的输入端，让振荡三门充电显示器输出端同时为低位，此时接口可控硅的集电极为高位，充电部分有输出电压，分别检查放电工作可控硅与放电备份可控硅的两集电极，此时两点应为高位。

上述两点正确，说明可控硅充电单元与可控硅放电单元工作状态均正确，如果不正确，则是连线有误。正确后可进入下步检查。

（2）、充电工作可控硅与充电备份可控硅的自动切换检查。

在正常工作充电状态下，将电流表串联在充电备份可控硅的阴极与充电自动转换二极管的正极之间，此时电流表显示近似为零。

将充电工作可控硅的阴极断开，将电流表串联在充电工作可控硅的阴极与充电可控硅阴极串联二极管的正极之间，电流表有电流显示，表示充电工作可控硅正处于工作状态。

以上情况如不正确，表明连接有误。

短路充电工作可控硅的控制极与阴极，模拟充电工作可控硅的损坏状态，电流表有电流指示，表示充电备份可控硅投入工作状态。如不正确，表明连接有误，或是充电备份可控硅损坏。

7、对放电 部分两放电工作可控硅的检查与可控硅充电单元中的两可控硅检测一致。

闭合放电切除开关（图2中的9.11）。

此时无论模拟充电单元处于开通或断路情况，两放电工作可控硅的阳极应均为高位。

8、对显示部分的检查。

A、对负载单元中的电池接触显示检查当安装被充电池，且没有接通电源时，电池接触指示灯（图2中的16.3）应亮，如果不正确则可能是电池接触指示灯极性焊反，或电池接触显示保护电阻（图2中的16.2）阻值过大。

B、对充过程显示的检查。

通电后充电显示器的输出端状态应与振荡三门输出端状态近似，所连成的充电指示灯（图2中的8.2）在充电过程发光，当起始终结单元结束时，应熄，如现象不符，则是充电显示保护电阻（图2中的8.1）的阻值过大，或充电指示灯损坏。

9、对涓电流的检测。

将电流表串联在涓流电阻（图2中的2.1）支路上，调试涓电阻阻值，使涓电流合乎要求。其规律是电阻越小电流越大。反之电阻越大电流越小。