一种恒流型的电池充电装置的制作方法

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。

没有实现充电的最大科学化的原因是，现在的产品或是只采用直流方式对电池进行充电，而没有采用一种较好方式，如恒流电流充电；或是虽能用恒流源充电，但是在使用上还存在着一些方便之处，或是在线路上还不够科学化，等等，因此应该丰富与发展。

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。

低碳环保应从点滴抓起，应从细微抓起，这样才利于社会的长久进步与发展。

技术实现要素：

本实用型的主要目的是，提出一种新措施，运用三极管的导通特性，接为恒流的形式，形成恒流充电，用很少的有源件实现了自动切换的双备份不容易损坏的充电路，实现了对充电电池科学的充电、最大化的充电，从而最大化的延长充电器与被充电池的寿命与容量，减少损坏率。

权利要求：

1、一种恒流型的电池充电装置由涓流电阻，恒流充电单元，结束提示单元，结束取样单元，结束控制单元，负载单元组成。

其中：各单元之间的关系是：

涓流电阻接在整流输出与被充电池的正极之间。

恒流充电单元接在整流输出与负载单元中被充电池的正极之间，结束取样单元的输入接被充电池的正极，其输出接入结束控制单元中，结束控制单元控制恒流充电单元，结束控制单元还控制了结束提示单元。

各单元中的元件关系是：

恒流充电单元由恒流充电工作电路、恒流充电备份电路、隔离电路、转换电路组成。

恒流充电工作电路由充电工作管、充电工作管的基极电阻、工作管恒流电阻、调谐指示一组成。

恒流充电备份电路由备份管、备份管的基极电阻、备份管恒流电阻、调谐指示二组成。

转换电路由转换三极管、分压电阻、转换触发电阻组成。

隔离电路由两个隔离二极管组成。

充电工作管的集电极与备份管的集电极相接，连接电源输入；充电工作管的基极电阻接在充电工作管的集电极与基极之间，充电工作管的发射极接工作管恒流可调电阻与工作恒流保护电阻的串联电路到恒流充电工作电路的输出，调谐指示一接在充电工作管的基极与恒流充电工作电路的输出之间。

备份管的基极电阻接在备份管的集电极与基极之间，备份管的发射极接备份管恒流可调电阻与备份恒流保护电阻的串联电路到恒流充电备份电路的输出，调谐指示二接在备份管的基极与恒流充电备份电路的输出之间。

转换触发电阻接在恒流充电工作电路的输出与转换三极管的基极之间，分压电阻接在转换三极管的基极与地线之间，转换三极管的发射极接地线，转换三极管的集电极接备份管的基极。

恒流充电工作电路的输出与恒流备份充电备份电路的输出各接一个隔离二极管后，成为恒流充电单元的输出，恒流充电单元的输出连接负载单元中被充电池的正极。

结束控制单元由结束控制三极管、两充电控制二极管、结束控制电源电阻组成：结束控制三极管的发射极接地线，充电工作管的基极与备份管的基极各接一个充电控制二极管到结束控制三极管的集电极上，结束控制电源电阻接在整流输出与结束控制三极管的集电极之间。

结束取样单元由取样上偏调整电阻、取样上偏保护电阻、取样下偏电阻组成：取样上偏保护电阻与取样上偏调整电阻串联，一端为输入，接在被充电池的正极，另一端为输出，接结束控制三极管的基极，取样下偏电阻接在结束控制三极管的基极与地线之间。

负载单元由被充电池、接触指示灯、接触指示保护电阻组成：接触指示灯与接触指示保护电阻串联在恒流充电单元的输出与地线之间，被充电池接在恒流充电单元的输出与地线之间。

结束提示单元由结束指示三极管、结束指示触发电阻、结束指示电源电阻、结束光指示与结束声指示组成：结束指示触发电阻接在结束控制三极管的集电极与结束指示三极管的基极之间，结束指示电源电阻接在结束指示三极管的集电极与整流输出之间，结束指示三极管的集电极接结束声指示，结束光指示接在结束指示三极管的集电极与地线之间。

2、本措施中的三极管均采用npn三极管。

3、两调谐指示均或均为一个发光管或均采用三个二极管串联。

4、结束光指示为结束指示灯与结束光指示保护电阻串联而成。

进一步说明：

1、工作原理说明。

恒流充电单元中充电工作管与备份管接为了恒流的形式，因此为恒流充电形式。两管经过特殊的并联方式，向被充电池充电。平时只有充电工作管工作，备份管休眠，当充电工作管损坏后，备份管立即替补，代替工作管向被充电池充电。

当被充电池没有接触好时，电池接触显示支路中的接触指示灯不亮，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。

当电池充满电后，电池的端压超过结束取样单元中的起动值后，结束取样单元启动结束控制单元，关闭恒流充电单元。与此同时，结束提示单元中的结束声指示（图2中的4.6）将形成电源到地的通道，结束声指示将发出轻微的声音。而结束光指示（图2中的4.9）的通道开启，结束指示灯亮。

当充电结束后，恒流充电单元关闭，此时所连的涓流电阻（图2中的2）向被充电池提供所需的维持的涓流电阻。

2、线路特点分析。

（1）、形成恒流的原因。

充电工作管与备份管是作充电的通电与断路控制，是射随器控制，但是又连成了恒流源的形式。

形成恒流源的原理是，充电工作管与备份管的连接方式是对称形式，它们的发射极都串联了恒流电阻，同时基极与所串联的电阻未端连接了一个调谐指示，起限流作用，当负载电流过大，且超过了调谐指示的阀值时，基极电流将分流，不再经过三极管放大，因而保证了发射极电流为一定值，因而成为一种恒流源。

发射极所串联有恒流电阻可以对恒流进行调整，保证恒流值在一个有约束的空间。

用这样的电路的好处是，线路精简，可靠，利于工程，同时利于节约成本。此外用谐调指示作为恒流的限流器件的一个重要原因是，有光指示，当发射极所串联的恒流可调电阻调试正确时，谐调指示发微光或较亮光，表示调试正确。因为此时限流件起作用。产生恒流效果。由于谐调指示的pn节电压为1.2伏左右，高于0.7伏，所以充电工作管与备份管分别用了一个。

恒流充电工作电路的输出与恒流备份电路的输出各连接了一个隔离二极管（图2中的3.15、3.25），它的作用一是，当充电工作管（图2中的3.11）损坏，备份管（图2中的3.21）工作时，转换三极管（图2中的3.31）不会启动，二是当其中一管损坏时，有隔离作用。

（2）、恒流充电单元的工作特点。

a、恒流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。

恒流充电单元主要由恒流充电工作电路、恒流充电备份电路、隔离电路组成。

恒流充电工作电路由充电工作管（图2中的3.11）、充电工作管的基极电阻（图2中的3.16）、工作管恒流电阻（图2中的3.12）、调谐指示一（图2中的3.13）组成；备份电路由备份管（图2中的3.21）、备份管的基极电阻（图2中的3.26）、备份管恒流电阻（图2中的3.22）、调谐指示二（图2中的3.23）组成。

转换单元由转换三极管（图2中的3.31）、分压电阻（图2中的3.32）、转换触发电阻（图2中的3.33）组成。

隔离电路由两隔离二极管（图2中的3.15、3.25）组成。

它们之所以本发明中一个最重要的核心。其原因本发明设计了这样电路后，从通电的一开始充电工作管就始终处于开通的工作状态，而备份管则处于断路的“休眠状态”，一旦充电工作管损坏而停止工作时，备份管将自动投入工作，因此大大提升了充电器的寿命。

b、产生两单元“工作与备份式工作”的原因分析。

充电工作管与备份管均无射随输出线路，两管线路对称，如果没有转换三极管，且接口三极管集电极为高位时，则两管均以并联方式向负载提供电流，这不是设计所希望的。设计目的是采用了转换三极管后，始终为一管工作（后简称恒流工作管），而一管“休眠”，（后简称备份管），当恒流工作管坏后，备份管将自动切换而代之工作。

实现这一原理是，恒流工作管在导通时，射极有输出，该输出会激励转换三极管的基极，因而使该管集电极为位，从而钳位了备份管的基极，而使备份管无偏置而无输出电流。也因此而处于断路的无功耗状态，所以不产生电磨损，不会损坏，一旦恒流工作管损坏后，其输出无法激励转换三极管的基极，备份管失去钳位与控制，恢复偏置，因而发射极有输出，正常向被充电池充电。

此外还应说明几点，一是在理论上三极管的寿命尽管很高，但是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，达不到这样的要求，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状态，所以无论是恒流工作管工作，还是备份管工作，所以整个充电性不会发生变化。三是采用一管（本发明中的备份管）为休眠状，所以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，而且那样简单地并联，当一管损坏后，其恒流值将发生变化，电气性能也将发生变化。

因为上述原因，所以要本发明采用“工作与备份式工作”的方式措施意义是很大的。

c、对转换三极管的的说明。

一是为什么维修统计中回路中控制充电的开与关三极管容易坏，一个重要的原因是充电回路中的充电电流值较大，功耗大，易损坏，加之骤然从大变到零，对器材内部形成一种冲击，也形成了一层原因，而转换三极管负载为基极电流，功耗很小很小，所以不会损坏，因而不会成为新的故障点。

二是转换三极管对充电回路的恒流值不会产生影响，充电回路的充电电流为10毫安以上，甚至电池容量大时还将是1a以上，而转换三极管的基极电流仅在0.5毫安以下，所以对恒流值不会产生影响。

（3）、结束充电的说明。

结束取样单元由取样上偏调整电阻（图2中的7.1）、取样上偏保护电阻（图2中的7.2）、取样下偏电阻（图2中的7.3）组成。

结束控制单元由结束控制三极管（图2中的5.1）、两充电控制二极管（图2中的5.2、5.3）、结束控制电源电阻（图2中的5.8）组成。

由取样上偏调整电阻、取样上偏保护电阻、取样下偏电阻组成了结束时的取样支路，形成取样值，当电池充满电后，电池的端压超过这个取样值，结束控制三极管启动，导通，其集电极为低位，钳位恒流充电单元中的两三极管，关闭恒流充电单元。

取样可调电阻可以调整取样的取样电压，而取样保护电阻是对取样可调电阻的最小值进行了限制，所以在调试过程不会产生过大的偏差。因而调整方便，启动可靠。

（4）、结束提示单元的说明。

结束提示单元由结束指示三极管（图2中的4.1）、结束指示触发电阻（图2中的4.3）、结束指示电源电阻（图2中的4.2）、结束光指示（图2中的4.9）与结束声指示（图2中的4.6）组成。

当电池充电满后，结束控制三极管启动，结束控制三极管的集电极变为低位，使结束指示三极管无触发电压，为截止状态，其集电极的高位，为结束光指示与结束声指示提供电压，产生声音与光的提示。

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、本发明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，在没有贵重元材料下，其要点：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、由于采用恒流源的充电方式，对很多电池能进行科学的维护，特别是对酸性电池等等一大类电池，科学充电对电池的寿命与容量有很大影响，所以网上还有这样的论点，很多电池不是用坏的，而是被充坏的这一说法，所以很多高级用电器，明确地提出对所使用的电池要用专业的充电器充电。

4、各单元相连科学，并做到了综合利用（如开关管与恒流源为一体），因而电路精简、可靠性高。

5、易生产，易调试，很适合微型企业生产。

附图说明

图1是一种恒流型的电池充电装置方框原理单元关系图。

图中：1、整流输出；2、涓流电阻；3、恒流充电单元；3.1、恒流充电备份电路；3.2、恒流充电工作电路；3.3、转换电路；3.5、隔离电路；4、结束提示单元；5、结束控制单元；7、结束取样单元；9、负载单元。

图2是一种恒流型的电池充电装置的一种方案的元件连接的原理图。

图中：1、整流输出；2、涓流电阻；3.11、充电工作管；3.16、充电工作管的基极电阻；3.12、工作管恒流电阻；3.13、调谐指示一；3.15、隔离二极管一；3.21、备份管；3.26、备份管的基极电阻；3.22、备份管恒流电阻；3.23、调谐指示二；3.25、隔离二极管二；3.31、转换三极管；3.32、分压电阻；3.33、转换触发电阻；4.1、结束指示三极管；4.2、结束指示电源电阻；4.3、结束指示触发电阻；4.6、结束声指示；4.9、结束光指示；5.1、结束控制三极管；5.2、充电控制二极管一；5.3、充电控制二极管二；5.8、结束控制电源电阻；7.1、取样上偏调整电阻；7.2、取样上偏保护电阻；7.3、取样下偏电阻；9.1、被充电池；9.2、接触指示保护电阻；9.3、接触指示灯。

图3是检测是用的假负载图。

图中：3.15、隔离二极管一；3.25、隔离二极管二；9.2、接触指示保护电阻；9.3、接触指示灯；20、假负载上偏可调电阻；21、假负载的上偏限值电阻；22、假负载下偏电阻；23、假负载可调三极管；24、假负载可调三极管集电极电阻。

具体实施方式

图1图2例出了一种实施制件实例，图3例出实施中的检测图。

一、挑选元件：本措施中的三极管均采用npn三极管。

两调谐指示均或均为一个发光管或均采用三个二极管串联。

结束光指示为结束指示灯与结束光指示保护电阻串联而成。

二、制作电路控制板，焊接元件：接图2的原理图制作电路控制板，接图2的原理图焊接元件。

三、通电检查与调试。

检查焊接无误，可进行通电检查与调试。

1、对恒流充电部分的检查。

（1）、调整恒流值。

如图3所示，用一只三极管连成可调的稳压管模拟电路，代替被充电池作为临时负载。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。

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（图3中的23）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。

a、调节恒流充电工作管的的恒流之值。

断开备份管的回路，调节恒流充电工作管射极串电阻之值，使其恒流值符合要求，此时还应观察指示灯发光管应微显光，如果不发微光，应将三极管射极串电阻之值加大。如果还不行，则应减少该管偏流电阻的阻值。应说明的是因为发光管的pn节在1伏多一点，大于0.7伏，约为1.2左右所以本措施中只采用一只发光管。

b、调节恒流备份管的的恒流之值。

断开恒流充电工作管的回路，断开切换单元回路。调备份管恒流电阻之值，使其恒流值符合要求，此时还应观察指示灯发光管应微显光，否则应将备份管恒流电阻之值加大。如果还不行，则应减少该管基极电阻的阻值。同时还应注意，其中充电工作管与备份管的恒流值应基本一致。

（2）、对恒流充电单元的工作状态检查。

接上假负载。

a、充电状态检查。

通电后，地线短路结束控制三极管（图2中的5.1）的基极，让结束控制三极管的集电极为高位，模拟成为了充电状态。此时用万用表的电压表测试恒流充电工作管（图2中的3.11）的发射极输出点，此时电压应为高位。

b、充电结束时的检查。

用电源短路结束控制三极管（图2中的5.1）的基极，让结束控制三极管的集电极为低位，用万用表的电压表测试恒流充电工作管（图2中的3.11）的发射极无输出，已处于截止的断路状态。

（3）、对转换三极管（图2中的3.31））的检测与调试。

a、通电后，用地线短路结束控制三极管（图2中的5.1）的基极，让结束控制三极管集电极为高位，模拟成为了充电状态。同时短路恒流充电工作管（图2中的3.11）的基极与发射极，模拟恒流充电工作管损坏的情况，将电流表串联在转换三极管集电极回路中，此时转换三极管集电极应无电流，如有电流，则应减少分压电阻（图2中的3.32）的阻值。三极管损坏，多数情况是pn节断路的情况，少数是pn节短路的情况，而断路时转换三极管无偏置，必无集电极电流。属短路，因转换三极管的基极对地下偏电阻分流仍会成为无基极的情况，所以集电极仍无电流。

b、通电后，用地线短路结束控制三极管的基极，让结束控制三极管集电极为高位，模拟成为了充电状态。测量转换三极管的集电极电压，应为饱和值0.2伏，如果不是，则应减少转换触发电阻（图2中的3.33）的阻值。

（4）、对恒流充电工作三极管与恒流备份管自动切换检查。

用假负载电阻接在被充电池的位置。地线短路结束控制三极管的基极，让结束控制三极管集电极为高位，模拟成为了充电状态。

将万用表的电流表串联在备份管的发射极回路中，电流表指示电流为零。

将万用表的电流表串联在充电工作管发射极回路中，此时表有电流指示。，

上述情况正确说明备份管工作状态正确，处于断路状态，而充电工作管为通电状态。否则是连线有误。

短路充电工作管的基极与发射极，（模拟该管损坏），将万用表的电流表串联在备份管发射极回路中，电流表指示有电流。其电流值应近近似于充电工作管的输出值。

2、对充电结束的检测与调试。

当电池充满电后，电池的端压升高，取样上偏调整电阻（图2中的7.1）、取样上偏保护电阻（图2中的7.2）、取样下偏电阻（图2中的7.3）形成取样值，当电池端压超过这上取样值，就会起动结束控制三极管（图2中的5.1），使结束控制三极管的集电极为低位，关闭恒流充电单元。

用电压表测恒流充电单元的输出与地线。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。

调节取样可调电阻之值，使结束控制三极管分别在6伏、12伏、18伏24伏值时，均有0位输出，否则应换取样可调电阻与取样保护电阻之值。

3、对负载单元中的接触指示灯检查。

当安装被充电池，且没有接通电源时，该接触指示灯（图2中的9.3）应亮，如果不正确则可能是极性焊反，或接触指示保护电阻（图2中的9.2）阻值过大。

4、对结束提示单元的检查。

在充电的整个过程中，因为结束控制三极管（图2中的5.1）的集电极为高位，因而结束指示三极管（图2中的4.1）被充触发，其集电极为低位，无法形成结束光指示与结束声指示的电压通道，为关闭状态，当充电结束，结束控制三极管被触发，其集电极为低位，结束指示三极管的触发电压消失，结束指示三极管的集电极由低位变为高位，因而结束光指示与结束声指示开通，发出光芒与发出声音提示。

5、对涓流电阻的检测。

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