一种脉冲定时低碳环保充电装置的制作方法

文档序号:11109069
一种脉冲定时低碳环保充电装置的制造方法

属于电子技术技术领域。



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,本发明的目的一是,研制一种充电路不容易损坏。二是对充电电池实现科学的充电最大化的充电器,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。

所采用的技术措施是:

1、一种脉冲定时低碳环保充电装置由充电显示单元,接口单元,充电单元,脉冲计数器,脉冲振荡单元,放电单元,结束定时器,结束振荡单元,结束执行单元,负载单元共同组成。

其中:充电显示单元由充电指示保护电阻与充电过程指示灯组成:充电指示保护电阻与充电过程指示灯串联在信号输入与接口单元中接口三极管的集电极之间。

接口单元由接口三极管、接口三极管的触发电阻、脉冲充电执行二极管、脉冲放电钳位二极管组成:接口三极管的发射极接地线,接口三极管的触发电阻接在脉冲计数器的一个输出端与接口三极管的基极之间,脉冲充电执行二极管的正极接充电基极等位点,脉冲充电执行二极管的负极接接口三极管的集电极,脉冲放电钳位二极管的正极接放电控制端,脉冲放电钳位二极管的负极接接口三极管的集电极。

充电单元由充电候命电路、充电工作电路、充电切换电路、充电基极电路、涓流电阻组成。

充电候命电路由充电候命管、充电候命管的上偏电阻组成。

充电工作电路由充电工作管与充电工作管的上偏电阻组成。

基极电路由充电工作管的基极二极管、充电候命管的基极二极管、下偏电阻组成。

充电工作管与充电候命管的集电极都连接信号输入端;充电候命管的上偏电阻的一端接信号输入,另一端为两路,一路接充电切换电路到充电候命管的基极,另一路接充电候命管的基极二极管的正极,充电候命管的基极二极管的负极接充电基极等位点;充电工作管的上偏电阻接在信号输入与充电工作管的基极之间,充电工作管的基极二极管的正极接充电工作管的基极,充电工作管基极二极管的负极接充电基极等位点;下偏电阻接在充电基极等位点与地线之间;充电候命管与充电工作管的发射极接在一起,成为充电单元的输出。

脉冲振荡单元由振荡电路、频率调整电路、占空比电路组成。

振荡电路由脉冲计数器内部的振荡一门、振荡二门与计数振荡电容、计数振荡电容串联电阻组成;频率调整电路由频率限值电阻频率可调电阻串联而成,占空比电路由导向二极管与占空比电阻串联而成。

脉冲计数器内部的振荡一门的输出接脉冲计数器内部的振荡二门的输入,频率调整电路与占空比电路并联,一端接脉冲计数器内部的振荡一门的输出,另一端接计数振荡电容的另一端,计数振荡电容的一端接振荡二门的输出,计数振荡电容的另一端还接计数振荡电容串联电阻到脉冲计数器内部的振荡一门的输入。

放电单元由放电候命电路、放电工作电路、放电切换二极管、切除开关电路、偏流电阻、放电电阻组成。

放电工作电路由放电工作三极管、放电工作三极管基极电阻组成,放电候命电路由放电候命三极管、放电候命三极管基极电阻组成,切除开关电路由两个切除二极管与切除开关组成。

放电工作三极管与放电候命三极管的发射极相接,放电电阻的一端接被充池的正极,另一端接放电工作三极管的发射极,放电候命三极管的集电极接放电切换二极管的正极,放电工作三极管的集电极与放电切换二极管的负极相连后,接偏流电阻到地线,放电候命三极管基极电阻的一端与放电工作三极管基极电阻的一端相接,成为放电单元基极控制点,放电候命三极管基极电阻的另一端接放电候命三极管的基极,放电工作三极管基极电阻的另一端接放电工作三极管的 基极,切除开关的一端接电源,另一端为两路,一路接切除二极管正极一到放电候命三极管的基极,另一路接切除二极管二正极到放电工作三极管的基极。

结束定时器是 由计数器构成,其脉冲输出端连接了结束振荡单元,其输出端有两路输出,第一路连接了结束执行单元结束执行三极管的基极,第二路串联二极管连接了结束振荡单元。

结束振荡单元由保护电阻、振荡电阻、结束振荡电容组成;振荡电阻由振荡可调电阻与振荡限制电阻串联而成。

振荡电阻接在结束定时器的第二振荡端与振荡控制点之间,保护电阻接在结束定时器的第三振荡端与振荡控制点之间,结束振荡电容的一端接结束定时器的第一振荡端,结束振荡电容的另一端接振荡控制点。

结束执行单元结束执行三极管、充电结束执行二极管、结束三极管的触发电阻、脉冲计数结束执行二极管、定时停振执行电阻、定时停振执行二极管组成:结束三极管的触发电阻接在结束定时器的最终输出端与结束三极管的基极之间,结束三极管的发射极接地线,充电结束执行二极管接在充电基极等位点与结束三极管的集电极之间,脉冲计数结束执行二极管的正极接结束定时器的最终输出端,脉冲计数结束执行二极管的负极接脉冲计数器的清零端,定时停振荡执行电阻与定时停振执行二极管串联在结束三极管的集电极与振荡控制点之间。

负载单元由被充电池与被充电池接触显示灯、被充电池接触显示保护电阻组成:被充电池接在充电单元输出与地线之间,被电池接触显示灯一端与被充电池正极相连,另一端串联被充电池接触显示保护电阻后接地线。

2、接口三极管与充电单元中的两三极管为大功率NPN三极管。

3、放电电阻的功率为≥1W。

4、充电切换电路由数个二极管串联而成。

5、脉冲计数器的清零端接一个清零电阻到地线。

进一步说明:

1、工作原理说明:

本措施的充电单元由充电切换电路、充电候命电路、充电工作电路、涓流电阻、基极电路几部分共同组成,向被充电池进行充电工作。放电单元由由放电候命电路、放电工作电路、放电切换二极管、切除开关电路、偏流电阻、放电电阻共同组成为被充电池的进行放电工作,对被充电池进行充电过程大于为被充电池的进行放电过程,整个过程直到充电结束。

应指出的是仅管充电单元内充电工作电路与充电候命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,而充电候命电路处于开路状态,但是一旦充电工作电路损坏,充电候命电路将自动投入通电工作。

同理,应指出的是仅管放电单元内放电工作电路与放电候命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,而放电候命电路处于开路状态,但是一旦放电工作电路损坏,放电候命电路将自动投入通电工作。

在充电过程中,因为脉冲发生单元工作,不断控制充电单元中两三极管于开通与断开状态,所以整个工作过程是采用的脉冲电流充电。

在脉冲充电过程中,采用的充电物理过程是,即又存在着充电又存在着放电特殊的形式。另外也可以采用切除开进行切除,而只采用脉冲进行充停的充电的形式,从而增加了灵活的选择性。

在充电与放电共存的充电规律是,在脉冲的一周期之内,当在充电单元开通时放电单元关闭,反之在当在充电单元关闭时放电单元开通。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,同时对已损坏的电池也有一定程度的恢复作用。

当被充电池没有接触好时,被充电池接触显示灯不亮。

本措施充电结束采用定时控制,当定时到点后,结束定时器输出了高位信号,一是触发脉冲计数器的清零端,使接口三极管集电极为高位。从而端终止放电部分充电。二是其相连的结束三极管集电极输出低位信号,导致充电单元不再有输出,从而钳位充电部分的偏置,结束对被充电池放电工作。三是用定时器的输出端输出高位使结束振荡单元使停振,结束定时器输出端不再发化,成为一种自锁线路,不会产生过充情况。此时所连的充电指示保护电阻(图2中的2.1)向被充电池提供所需的维持的涓电流。

2、线路特点分析:

(1)、接口单元。

该单元由接口三极管(图2中的3.1)、接口三极管的触发电阻(图2中的3.2)、脉冲充电执行二极管(图2中的3.3)、脉冲放电钳位二极管(图2中的3.6)组成。接口三极管主要有五大功能:

一是将充电的直流变成脉冲充电流。其原因是在脉冲计数器(图2 中的6)的激励下,经过该三极管的传递,使充电单元的基极产生高低的脉冲变化。(接口三极管集电极为高位时,充电单元是正向偏置,为通电的状态,反之接口三极管集电极为低位时,充电单元是无偏置,为断路状态)从而使该单元的输出端产生高低状的变化。因而充电电流是脉冲电流。

二是提供放电单元的偏置通道,产生脉冲的一个周期内,有放电的功能。当该管为低位时,放电单元中两三极管的基极电流通过接口三极管的集电极入地,因而使放电单元内的三极管开通成为放电状态。

三是充电单元与放电单元产生正确的逻辑。本发明的要求是,在脉冲的一周期内,当充电单元处于开通充电状态时,放电单元处于关闭断路状态。反之当充电单元处于断路关闭状态时,放电单元应处于开通放电状态。而接口三极管集电极为高位时,充电单元的三极管处于射随状态,充电。而放电单元两三极管无偏置,处于关闭状态。反之接口三极管集电极为低位时,充电单元的射随基流被短路,为关闭状,而放电单元的两三极管基流经过接口三极管入地,所以导通。

四是成为放电单元终结的控制管。当结束定时器(图2中的8)到时后,结束定时器的终端输出高压,从而触发脉冲计数器(图2中的6)的清零端,使脉冲计数器清零,不再有输出,使接口三极管(图2中的3.1)的逻辑将产生集电极为高位信号,因而放电单元为断路状态。

五是激励充电过程指示灯(图2中的2.2)闪光。当该管集电极为低位时,电流从电源流向接口三极管集电极,充电过程显示发光管亮。反之不亮。充电结束时接口三极管集电极为高位,充电过程显示发光管不发光。

(2)、脉冲计数器与脉冲振荡单元。

A、其主要作用是。

脉冲计数器与脉冲振荡单元的特点是不仅是一振荡发生器,在线路中不仅可以调整频率,而且可以调整占空比。

脉冲计数器与脉冲振荡单元在本发明中有三点作用,一是通过接口三极管(图2中的3.1)控制充电单元,并且使直流充电的形式成为脉冲充电的形式。二是通过接口三极管控制放电单元,并且使充电全过程中,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,保持着最佳的比例状态。

B、原理组成,及特点。

脉冲振荡单元由振荡电路、频率调整电路、占空比电路组成。

振荡电路由脉冲计数器内部的振荡一门(图2中的6.1)、脉冲计数器内部的振荡二门(图2中的6.2),与计数振荡电容(图2中的6.3)、计数振荡电容串联电阻(图2中的6.8)组成,频率调整电路由频率限值电阻(图2中的6.4)串联频率可调电阻(图2中的6.5)组成,占空比电路由导向二极管(图2中的6.6)串联占空比电阻(图2中的6.7)组成。其中脉冲计数器内部的两门其中第一门是脉冲计数器内部的振荡一门(图2中的6.1,该门的输入端即是脉冲计数器第11脚)、第二门是脉冲计数器内部的振荡二门(图2中的6.2,该门的输出端即是连接计数振荡电容图2中6.3的脉冲计数器第9脚)。

其中由频率限值电阻(图2中的6.4)串联频率可调电阻(图2中的6.5)组成了频率调整电路并可实现频率可调。振荡电路形成振荡的原理是,当脉冲计数器内部的振荡二门输出为高位时,通过计数振荡电容,充放电支路,及放电支路到脉冲计数器内部的振荡一门的输出端,开成对计数振荡电容的充电状态,此时连接的中心点,即是计数振荡电容与计数振荡电容串联电阻的连接点,为高位。导致脉冲计数器内部的振荡一门的输入端为高位,直至振荡前半周期的结束。当计数振荡电容的隔离效果使中心点电压低于门的门坎电压后(即阀值电压后),脉冲计数器内部的振荡一门的输出端由低充变为高,这时脉冲计数器内部的振荡一门的输出端输出电流通过充放电支路与放电支路的并联电路向计数振荡电容进行反方向的放电过程。此时为振荡的后半周期,直至后半周期的结束,当中心点的电压值高于阀值后,又重复着第一个周期的过程。进行以后的振荡。

本发明采用这种振荡电路的原因一是振荡可靠,二所用元件少,三是可以增设频率可调,与占容比可调。

C、频率调整电路的组成与原理。

在本单元中,频率可调电阻与频率限值电阻的串联组成了频率调整电路,该电路也是一个充放电支路。

当脉冲计数器内部的振荡二门输出端为高位,而脉冲计数器内部的振荡一门输出端为低位时,脉冲计数器内部的振荡二门输出端输出的电流经计数振荡电容及频率调整电路与占空比电路而流入脉冲计数器内部的振荡一门输出端,在这个充电过程中,频率调整电路的两电阻值远远大于占空比电路的阻值,但是占空电路存在导向二极管,此时处于反向偏置,所以此时充电电流完全从频率调整电路通过,所以该电路可以对频率进行粗调。其规律是该电路的可调电阻越小,则计数振荡电容的充电会越早到位,因而则频率越快,反之越慢。其频率限值电阻是对频率可调电阻的最小值进行了一定的限制。

D、占空比电路的组成与原理。

占空比电路由导向二极管串联占空比电阻组成。

占空比的意义是脉冲在一个周期内,实现对高位时间与低位时间的分配比例调整。

其原理是:

当脉冲计数器内部的振荡二门输出端为高位,而脉冲计数器内部的振荡一门输出端为低位时,脉冲计数器内部的振荡二门输出端输出的电流经计数振荡电容及频率调整电路、脉冲计数器内部的振荡一门的输入再到脉冲计数器内部的振荡一门的输出端,形成充电回路。充电结束后,脉冲计数器内部的振荡一门为低位,脉冲计数器内部的振荡二门为高位,所以计数振荡电容进行反方向的的放电过程,经过通道是频率调支路与占空比电路,由于频率调整电路的两电阻值远远大于占空比电路的阻值,所以放电电流主要是从放电支路通过。所以这是在该电路实现占空比的一个原因,另一个重要原因是,放电的过程经过一系列门的传递后,最后落实接口三极管(图2中的3.1)集电极为高,所以放电时间越短,在脉冲的一个周期内,充电的时间长,放电的时产间短,符合总体要求,所以这是放电支路阻值小,同时也是将占空比设立在放电支路的主要原因。

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

(3)、结束振荡单元。

该单元主要由结束定时器第一振荡端相连的结束计数振荡电容(图2中的8.14),第二振荡端相连接振荡电阻,及第三振荡端相连的保护电阻(图2中的8.11),共同组成。

该单元的功能主要有三,一是向结束定时器(图2中的8)内部提供脉冲信号,让结束定时器正常工作。二是可以进行频率调,其作用是与结束定时器的配合后,可以产生充电时间结束的时间调整。因而对被充电池有广泛的适用性。

由于结束定时器与脉冲计数器相同,根据脉冲振荡原理可知,而其中振荡电阻由振荡可调电阻(图2中的8.12)与振荡限制电阻(图2中的8.13)串联而成为一种频率可调整支路。

如果频率调整两电阻的串联值大,则对电容充电或放电的时间越长,则振荡的周期的越长。所以形成了频率调整支路的阻值可以成为频率可调的原因。也即是周期可调的原因。在频率可调支路,振荡限制电阻是对振荡可调电阻最小值的限制。

(4)、结束定时器、结束执行单元。

由结束定时器(图2中的8)及结束执行三极管(图2中的8.21) 及外围件共同形成结束的执行电路,定时到点后,主要产生三大作用 ,一是结束定时器终极输出端输出的高位信号触发脉冲计数器(图2中的6)的清零端,使脉冲计数器输出端无输出,接口三极管(图2中的3.1)集电极为高,从而端终止放电部分充电。二是结束定时器输出端输出高位,导致结束三极管集电极为低,从而钳位充电基极等位点,使充电单元的输出不再输出高位,结束对被充电池的充电工作。三是用结束定时器的输出端输出高位使结束振荡单元停振,结束定时器输出端不再发化,成为一种自锁线路,不会产生过充情况。

结束定时器(图2中的8)及结束执行三极管(图2中的8.21) 及外围件共同形成结束的执行电路的特点一是,功能可靠,计时的长度有很宽的时间范围。二是计时较准确,其中一个重要原因是结束计数振荡电容(图2中的8.14)采用了无极电容。三是是外围件少。同时该件廉价,可操作性强。

(5)、充电单元特点及说明。

A、充电单元的组成及形成的主要主意义

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,该点措施也成为了本发明的一个重要核心。

主要由充电候命电路、充电切换电路、充电工作电路、涓流电阻(图2中的5.4)、基极电路组成。

充电候命电路由充电候命管(图2中的5.11)、充电候命管的上偏电阻(图2中的5.12)、充电切换电路由数个二极管串联而成;充电工作电路由充电工作管(图2中的5.21)与充电工作的上偏电阻(图2中的5.22)组成;基极电路由充电工作管的基极二极管(图2中的5.51)、充电候命管的基极二极管(图2中的5.50)、下偏电阻(图2中的5.52)组成。

其中充电切换电路由数个二极管串联而成,该单元虽然元件少,但是在与充电候命管的配合下,起到十分重要的作用。

充电单元在本发明中是一个最重要的核心。其原因是本发明设计了这样形式,能使充电工作管从通电的一开始就始终处于正常的工作开关工作状态,而充电候命管单元则处于断路的“休眠状态”,一旦充电工作管损坏而停止工作时,充电候命管单元将自动投入工作,因此大大提升了充电器的寿命。

B、产生两单元“阶梯工作”的原因分析。

为达到设计目的,本发明设计有以下特点,一是充电部分两三极管均有独立的上偏电阻,即是接供充电管偏流的电阻及接候命电管子偏流的电阻,其作用是当一管损坏后,不会影响第二管的工作状况。二是对两管的基极均设计有一个相同的下偏电阻(图2中的5.52),其作用是两管的基极均有一个相同的比较电压起点,因而为后述的结果设定了重要前提。由于充电候命管(图2中的5.11)的基极,在同一电压下比充电工作管(图2中的5.21)的基极要多两个PN节,其原因是串联了二个二极管作充电切换电路,所以充电工作管的基极电压高于充电候命管。由于在三极管发射极比基极低于一个PN节,所以充电工作管的发射极应比充电候命管高,当两管发射极相连时,充电候命管将被封门,也即是充电候命管基极与发射极处于反向偏置。不会有输出电流。所以充电候命管处于无功率消耗的休眠状态。正常情况下,充电任务只由充电工作管完成。在本发明中,该管为“工作管”。当充电工作管损坏后,无电流或放大量不足时,此时充电候命管因失去封门电压,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,一是由于在理论上三极管的寿命很高,但是由于三极管本身的生产过程,及充电器在制作中对三极管的焊接等方面的原因,或在使用过程中的不当因素,常常使三极管这样的寿命受到挑战,达不到理论上的要求,而这样的自动切切换工作,就是对这种三极管达不到高寿命的一种弥补。二是由于两三极管参数一致,工作时都是处于开通与断开的开关状态,所以无论是充电工作管工作,还是充电候命管工作,其整个充电性不会发生变化。三是采用一管(本发明中的充电候命管)为休眠状,该管的功率消耗近似为零,而三极管寿命与其所消耗的功率有很大的关系,所以不易损坏,而比用两管采用简单的并联关系连接工作可靠性好得多。

充电切换电路之所以产采用两个二极管串联主要原因有二,一是两个二极管封门有更大的空间,余量更大,二是可以成为批量生产中的取样件,即是检查该路无电流时,可以不断开该支路将表串联在支路中,因为那样操作不便。而可直接将电流表并联在二极管两端就可。

(6)、放电单元特点及说明。

A、放电单元的组成及意义。

该单元由放电候命电路、放电工作电路、放电切换二极管(图2中的7.3)、切除开关电路、偏流电阻(图2中的7.9)、放电电阻(图2中的7.7)组成。

放电工作电路由放电工作三极管(图2中的7.21)、放电工作三极管基极电阻(图2中的7.22)组成,放电候命电路由放电候命三极管(图2中的7.11)、放电候命三极管基极电阻(图2中的7.12)组成,切除开关电路由两个切除二极管与切除开关(图2中的7.51)组成。

放电单元的意义有三,因而也成为了本发明的以一核心重点。

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,当脉冲计数器内部的振荡二门(图2中的6.2)输出为低位时,接口三极管(图2中的3.1)的集电极也为低位,充电单元处于开路的停止状态时,此处的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,充电单元处于导通状态时,此处的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三极管承担了逻辑功能,同时又对两部分起了隔离作用。使之相互不影响。(前面接口三极管单元有详细说明)。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。甚至能让有些电器性能处于很差的状态下的电池,能得以一定程度的恢复。

B、放电单元中放电工作电路与放电候命电路的切换的意义与原理说明。

放电单元因为在放电时电流仍较大,为避免放电单元中放电工作三极管易损坏的情况,所以仍然采用了放电工作三极管与放电候命三极管共存的形式,在放电工作三极管工作放电时,由于放电候命三极管的集电极因串联有切换单元二,产生了阀值,所以放电电流将被放电工作三极管通道“短路”,而放电候命三极管支路则处于无电流的“休眠状态”,成为了一种无功率消耗的备用管。当充电工作管损坏而断路时,放电候命三极管自动投入工作,因此大大提升了放电单元的的寿命。

放电系统的基极对地连接有切除开关,当切除开关闭合后,放电单元两三极管有了电源电压,成为了放电单元两管的反向偏置,所以两管不导通,不放电。该开关的增设,增加了充电的灵活性。

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的定时时间灵活可调,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。

当然作为产品化时,可以取其中一部分,生产出产品系列。

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。

7、本措施中集成电路采用了相同的脉冲计数器作脉冲发生与定时单元,外围件与调试法相同,同一电阻作为充电部分的基极电压比较点,使线路的逻辑很可靠,因而进一步减少了生产的难度,增强了可操作性。

附图说明

图1是一种脉冲定时低碳环保充电装置方框原理图。

图中:1信号输入;2、充电显示单元;3、接口单元;5、充电单元;5.1、充电候命电路;5.2、充电工作电路;5.3、充电切换电路;5.5、充电基极电路;5.9、充电单元的输出;6、脉冲计数器;6.0、脉冲振荡单元7、放电单元;7.1、放电候命电路;7.2、放电工作电路;7.3、放电切换二极管;7.5、切除开关电路;7.9、偏流电阻;8、结束定时器;8.1、结束振荡单元;8.2、结束执行单元;10、负载单元。

图2是一种脉冲定时低碳环保充电装置的工程原理图。

图中:1、信号输入;2.1、充电指示保护电阻;2.2、充电过程指示灯;3.1、接口三极管;3.2、接口三极管的触发电阻;3.3、脉冲充电执行二极管;3.6、脉冲放电钳位二极管;5.11、充电候命管;5.12、充电候命管的上偏电阻;5.32、充电切换电路;5.21、充电工作管;5.22、充电工作管的上偏电阻;5.4、涓流电阻;5.50、充电候命管的基极二极管;5.51、充电工作管的基极二极管;5.52、下偏电阻;5.6、充电基极等位点;5.9、充电单元的输出;6、脉冲计数器6.1、脉冲计数器内部的振荡一门;6.2、脉冲计数器内部的振荡二门;6.3、计数计数振荡电容;6.4、频率限值电阻;6.5、频率可调电阻;6.6、导向二极管;6.7、占空比电阻;6.8、计数振荡电容串联电阻;6.50、清零电阻;7.11、放电候命三极管;7.12、放电候命三极管基极电阻;7.21、放电工作三极管;7.22、放电工作三极管基极电阻;7.3、放电切换二极管;7.51、切除开关;7.52、切除二极管一;7.53、切除二极管二;7.7、放电电阻;7.9、偏流电阻;7.99、放电单元基极控制点;8、结束定时器;8.11、保护电阻;8.12、振荡可调电阻;8.13、振荡限制电阻;8.14、结束计数振荡电容;8.19、振荡控制点;8.21、结束执行三极管;8.22、充电结束执行二极管;8.23、结束三极管的触发电阻;8.25、脉冲计数结束执行二极管;8.26、定时停振执行电阻;8.27、定时停振执行二极管; 10.1、被充电池;10.2、被充电池接触显示保护电阻;10.3、被充电池接触显示灯。

图3是检测结束定时器的频率可调支路并联一个小电阻的电路图。

图中:1、信号输入;2.1、充电指示保护电阻;2.2、充电过程指示灯;3.1、接口三极管;3.2、接口三极管的触发电阻;3.3、脉冲充电执行二极管;3.6、脉冲放电钳位二极管;5.11、充电候命管;5.12、充电候命管的上偏电阻;5.21、充电工作管;5.22、充电工作管的上偏电阻;5.32、充电切换电路; 5.4、涓流电阻;5.50、充电候命管的基极二极管;5.51、充电工作管的基极二极管;5.52、下偏电阻;5.6、充电基极等位点;5.9、充电单元的输出;6、脉冲计数器6.1、脉冲计数器内部的振荡一门;6.2、脉冲计数器内部的振荡二门;6.3、计数计数振荡电容;6.4、频率限值电阻;6.5、频率可调电阻;6.6、导向二极管;6.7、占空比电阻;6.8、计数振荡电容串联电阻; 8、结束定时器;8.11、保护电阻;8.12、振荡可调电阻;8.13、振荡限制电阻;8.14、结束计数振荡电容;8.17、检测结束定时器的振荡时在频率可调支路并联的小电阻;8.19、振荡控制点;8.21、结束执行三极管;8.22、充电结束执行二极管;8.23、结束三极管的触发电阻;8.25、脉冲计数结束执行二极管;8.26、定时停振执行电阻;8.27、定时停振执行二极管。

图4是检测充电备份管的电路图。

图中:1、信号输入;2.1、充电指示保护电阻;2.2、充电过程指示灯;3.1、接口三极管;3.2、接口三极管的触发电阻;3.3、脉冲充电执行二极管; 5.11、充电候命管;5.12、充电候命管的上偏电阻;5.21、充电工作管;5.22、充电工作管的上偏电阻;5.32、充电切换电路; 5.4、涓流电阻;5.50、充电候命管的基极二极管;5.51、充电工作管的基极二极管;5.52、下偏电阻;5.6、充电基极等位点;5.9、充电单元的输出;7.7、放电电阻;10.1、被充电池;10.2、被充电池接触显示保护电阻;10.3、被充电池接触显示灯;15、电流表;16、电流表红表笔;17、电流表黑表笔。

图5是检测放电备份管是电流表串联在放电备份管集电极的电路图。

图中:1、信号输入;2.1、充电指示保护电阻;2.2、充电过程指示灯;3.1、接口三极管;3.2、接口三极管的触发电阻;3.3、脉冲充电执行二极管;3.6、脉冲放电钳位二极管;5.11、充电候命管;5.12、充电候命管的上偏电阻;5.21、充电工作管;5.22、充电工作管的上偏电阻;5.32、充电切换电路; 5.4、涓流电阻;5.50、充电候命管的基极二极管;5.51、充电工作管的基极二极管;5.52、下偏电阻;5.6、充电基极等位点;5.9、充电单元的输出;6、脉冲计数器6.1、脉冲计数器内部的振荡一门;6.2、脉冲计数器内部的振荡二门;6.3、计数计数振荡电容;6.4、频率限值电阻;6.5、频率可调电阻;6.6、导向二极管;6.7、占空比电阻;6.8、计数振荡电容串联电阻;6.50、清零电阻;7.11、放电候命三极管;7.12、放电候命三极管基极电阻;7.21、放电工作三极管;7.22、放电工作三极管基极电阻;7.3、放电切换二极管;7.51、切除开关;7.52、切除二极管一;7.53、切除二极管二;7.7、放电电阻;7.9、偏流电阻;10.1、被充电池;10.2、被充电池接触显示保护电阻;10.3、被充电池接触显示灯;15、电流表;16、电流表红表笔;17、电流表黑表笔。

具体实施方式

图1、2、3、4、5例出了一种脉冲定时低碳环保充电装置一种具体实施实例,图3图4图5例出实施中的检测图。

一、挑选元件:脉冲发生单元中的门与接口三极管的基极控制门、结束控制单元中的门是选用一块CD4069内部的6个门焊接成, 接口三极管与放电单元中的两三极管采用大功率NPN三极管,放电单元中的两三极管选用2N5401, 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,其它的阻容件无特殊要求。

二、制板、焊接:按图2制作电路控制板,接图2的原理图进行焊接。

充电显示单元由充电指示保护电阻(2中的2.1)与充电过程指示灯(2中的2.2)组成:充电指示保护电阻与充电过程指示灯串联在信号输入与接口单元中接口三极管的集电极之间。

接口单元由接口三极管、接口三极管的触发电阻、脉冲充电执行二极管、脉冲放电钳位二极管组成:接口三极管的发射极接地线,接口三极管的触发电阻接在脉冲计数器的一个输出端与接口三极管的基极之间,脉冲充电执行二极管的正极接充电基极等位点,脉冲充电执行二极管的负极接接口三极管的集电极,脉冲放电钳位二极管的正极接放电控制端,脉冲放电钳位二极管的负极接接口三极管的集电极。

充电单元由充电候命电路、充电工作电路、充电切换电路、充电基极电路、涓流电阻组成。

充电候命电路由充电候命管、充电候命管的上偏电阻组成。

充电工作电路由充电工作管与充电工作管的上偏电阻组成。

基极电路由充电工作管的基极二极管、充电候命管的基极二极管、下偏电阻组成。

充电工作管与充电候命管的集电极都连接信号输入端;充电候命管的上偏电阻的一端接信号输入,另一端为两路,一路接充电切换电路到充电候命管的基极,另一路接充电候命管的基极二极管的正极,充电候命管的基极二极管的负极接充电基极等位点;充电工作管的上偏电阻接在信号输入与充电工作管的基极之间,充电工作管的基极二极管的正极接充电工作管的基极,充电工作管基极二极管的负极接充电基极等位点;下偏电阻接在充电基极等位点与地线之间;充电候命管与充电工作管的发射极接在一起,成为充电单元的输出。

脉冲振荡单元由振荡电路、频率调整电路、占空比电路组成。

振荡电路由脉冲计数器内部的振荡一门、振荡二门与计数振荡电容、计数振荡电容串联电阻组成;频率调整电路由频率限值电阻频率可调电阻串联而成,占空比电路由导向二极管与占空比电阻串联而成。

脉冲计数器内部的振荡一门的输出接脉冲计数器内部的振荡二门的输入,频率调整电路与占空比电路并联,一端接脉冲计数器内部的振荡一门的输出,另一端接计数振荡电容的另一端,计数振荡电容的一端接振荡二门的输出,计数振荡电容的另一端还接计数振荡电容串联电阻到脉冲计数器内部的振荡一门的输入。

放电单元由放电候命电路、放电工作电路、放电切换二极管、切除开关电路、偏流电阻、放电电阻组成。

放电工作电路由放电工作三极管、放电工作三极管基极电阻组成,放电候命电路由放电候命三极管、放电候命三极管基极电阻组成,切除开关电路由两个切除二极管与切除开关组成。

放电工作三极管与放电候命三极管的发射极相接,放电电阻的一端接被充池的正极,另一端接放电工作三极管的发射极,放电候命三极管的集电极接放电切换二极管的正极,放电工作三极管的集电极与放电切换二极管的负极相连后,接偏流电阻到地线,放电候命三极管基极电阻的一端与放电工作三极管基极电阻的一端相接,成为放电单元基极控制点,放电候命三极管基极电阻的另一端接放电候命三极管的基极,放电工作三极管基极电阻的另一端接放电工作三极管的 基极,切除开关的一端接电源,另一端为两路,一路接切除二极管正极一到放电候命三极管的基极,另一路接切除二极管二正极到放电工作三极管的基极。

结束振荡单元由保护电阻、振荡电阻、结束振荡电容组成;振荡电阻由振荡可调电阻与振荡限制电阻串联而成。

振荡电阻接在结束定时器的第二振荡端与振荡控制点之间,保护电阻接在结束定时器的第三振荡端与振荡控制点之间,结束振荡电容的一端接结束定时器的第一振荡端,结束振荡电容的另一端接振荡控制点。

结束执行单元结束执行三极管、充电结束执行二极管、结束三极管的触发电阻、脉冲计数结束执行二极管、定时停振执行电阻、定时停振执行二极管组成:结束三极管的触发电阻接在结束定时器的最终输出端与结束三极管的基极之间,结束三极管的发射极接地线,充电结束执行二极管接在充电基极等位点与结束三极管的集电极之间,脉冲计数结束执行二极管的正极接结束三极管的集电极,脉冲计数结束执行二极管的负极接脉冲计数器的清零端,定时停振荡执行电阻与定时停振执行二极管串联在结束三极管的集电极与振荡控制点之间。

负载单元由被充电池与被充电池接触显示灯、被充电池接触显示保护电阻组成:被充电池接在充电单元输出与地线之间,被电池接触显示灯一端与被充电池正极相连,另一端串联被充电池接触显示保护电阻后接地线。

三、通电 检查与调试。

1、结束定时器、结束振荡单元、结束执行单元的检查与调试。

A、结束振荡单元的通电检查。

用示波器的热端连接电容的一端,冷端接地。

该线路外围简单,加之有采用无极电容的接法后,不会漏电,在接通电源后,示波器立即会出现振荡图形显示。

如果不正确,只可能是元件焊接连接有误。

B、频率可调的的检查。

调整振荡可调电阻(图3中的8.12)的阻值,使调节频率的范围符合设计的要求,用振荡的频率可以算出振荡的周期,可以根据振荡的周期,以及结束定时器的分频输出端,算出定时的预定时间。

对结束定时器与结束执行单元通电的检查与调试。

用对结束定时器单元通电的快速调试法。该法即是在振荡电阻两端新增加一个检测结束定时器的振荡时在频率可调支路并联的小电阻(图3中的8.17),此时脉冲计数器输出端很快有高位结束端输出,第一现象是此时脉冲计数器的清零端被清零,接口三极管集电极为高位,此时充电过程指示灯由亮变熄,放电部分输出端无电压。第二现象是结束三极管的集电极为低位,钳位充电基极等位点,所以充电部分无输出。第三现象是用波器热端连接结束定时器的第一振荡端,即是结束振荡电容与结束定时器的连接端,示波器显示为停振状态,即是要么是高位,即是要么是低位。此时接口三极管集电极为高位,但经结束三极管钳位后,充电部分输出端无电压。

说明1、用对结束定时器通电的快速调试法,当并上新的阻值小的电阻后,频率极剧的加快,周期极剧变短,这是造成结束定时器的输出端 很快有结果的原因。说明2、充电结束后停振,意味着,输出端不再发生变化,将保持此种状态到新的第二次充电开始。

2、对脉冲计数器频率的的通电的检查与调试。

用示波器的热端连接脉冲计数器的输出端,冷端接地。

在接通电源后,示波器有振荡图形显示。

如果不正确,则可能是元件焊接有误,或可能是计数振荡电容(图2中的6.3)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。

调整占空比:用示波器的热端连接接口三极管的集电极,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,在一个周期之内的高位时间长,而低位的时间短,如果情况相反则是导向二极管(图2中的6.6)的方向焊反。

调节占空比电阻(图2中的6.7)阻值,使示波器所显示的占空比符合设计要求,其规律是电阻越大,在一个周期之内的高位时间越长。反之电阻越小,在一个周期之内的高位时间越短。

3、对接口三极管与充电过程显示的检查。

A、将接口三极管(图2中的3.1)基极对地短路,此时该管集电极应为高位,用电压表测度充电单元两三极管的发射极有电,否则是连线有错。此时的充电过程指示灯(图2中的2.2)应不亮。

B、放电单元两三极管集电极为无电,应处于截止断路状态,如果不正确,一般均属连线错误。

C、将电源串联一个临时电阻接接口三极管的基极,此时接口三极管集电极应为低位,用电压表测量充电单元两三极管的发射极应无电,且应为截止。如果情况不正确,则应测量充电单元中两三极管的基极,如果基极为低,则可能是脉冲充电执行二极管(图2中的3.3))脱焊,或极性焊反。此时的充电过程指示灯(图2中的2.2)亮光。此时,放电单元的集电极电阻有电压,说明放电单元三极管导通,放电。如果情况不符,则是脉冲放电钳位二极管(图2中的3.6)极性焊反。

4、对充电单元两三极管的检查与调试。

(1)、逻辑检查。

分别测试充电单元的输出,与放电单元中两三极管的集电极,测试方法:在测试充电单元时,用万用表中的电压表的红表笔接充电单元的输出,黑表笔接地。在测试放电单元时,用万用表中的电压表的红表笔接放电单元中两三极管的集电极处,黑表笔接地线。

A、让接口三极管(图2中的3.1)的集电极为高位,(即是让电源线连接脉冲发生单元振荡门一输入端)此时充电单元应有电输出,电压表有指示。放电单元无电压,电压表无指示。

B、让接口三极管的集电极为低位,(即是让地线连接脉冲发生单元振荡门一输入端)此时充电单元应无电输出电压。放电单元应有电压。

上述两点正确,说明充电单元与放电单元逻辑关系正确,可进入下步检查。

(2)、充电工作管与充电候命管自动切换检查,测试充电待命管的测试如图4所示。

用假负载电阻接在被充电池的位置。用地线短路接口三极管的基极,让接口三极管(图2中的3.1)的集电极为高位。让充电单元两管处于开通状。

A、用电流表(图4中的15)的串接在充电切换电路(图2中的5.32)中,此时应无电流指示。其意义是充电候命管(图2 中的5.11)无输出电流。处于无功耗状态。

B、断路充电工作管基极,或短路充电工作管基极与发射极,模拟充电工作管损坏的情况,此时上述接法的电流表应有指示。表示自动切换功能正常。

5、对放电单元中两三极管的检查与调试。

(1)、逻辑检查。

分别测试放电工作三极管(图2中的7.21)与放电候命三极管(图2中的7.11)的集电极。测试方法:用万用表中的电压表的红表笔接集电极,黑表笔接地。

A、让接口三极管(图2中的3.1)的集电极为高位,此时检测放电工作三极管与放电候命三极管的集电极应无电。

B、让接口三极管(图2中的3.1)的集电极为低位,此时检测放电工作三极管的集电极应有电输出。

上述两点正确,说明放电单元两三极管与充电部份逻辑状态均正确。

(2)、放电工作三极管与放电候命三极管自动切换检查。

用地线连接脉冲计数器内部的振荡一门(图2中的6.1)输入端,模拟接口三极管集电极为低位的情况。即是模拟放电单元为开通的情况。

A、将万用表的电流表(图5中的15)串联在放电工作三极管集电极支路中,电流表指示有电流通过。

B、将万用表的电流表串联在放电候命三极管集电极支路,或者用电流档的红笔接在放电切换二极管(图2中的7.3)的正极,黑表笔接在放电切换二极管的负极,上述两种情况应均为电流近似为零。

上述情况正确说明当放电工作三极管为开通时,放电候命三极管则为断路的休眠状态。如果不正确,说明连线有误,特别是可能放电切换二极管极性焊反。

C、短路放电工作三极管的基极与发射极,或断路该管基极回路(模拟该管损坏),此时将万用表串联在放电候命三极管集电极支路,或者用电流表并联在放电切换二极管的正极与负极,此时电流表应有电流指示。其结果表示当放电工作三极管损坏时,放电候命三极管会自动投入工作。

如果指示不正确,则是连续错误,或放电候命三极管损坏。

(3)、检验切除开关。

当切除开关(图2中的7.51)断路时,属于边充边放电的两功能。当闭合切除开关,此时放电单元两三极管存在反向偏置,所以不存在放电功能。放电单元中两三极管的集电极应无电指示。

6、对被充电池接触显示检查。

当被充电池接触好后,对应被充电池接触显示灯(图2中的10.3)亮,反之不亮。

7、对涓电流的检测。

将电压表扫在涓流电阻两端测量电压,通过涓流电阻阻值,算出涓电流大小,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。

再多了解一些
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