专利名称：三阶段充电电压调节器的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种控制蓄电池充电状态的三阶段充电电压调节器。
背景技术：
图2是显示现有技术的充电电压调节器的等效电原理图。现有技术的充电电压调节器包括一个由可变电阻3以及可以看作是可变电阻3两端延伸的电阻2和4以及由两只稳压二极管组成的电压比较器15组成的蓄电池电压检测电路。电阻2的一端与电路的正极连接，电阻4的一端与电路的负极连接，可变电阻3串联在电阻2和4之间。控制功率输出管10开关与否的三极管8的基极与可变电阻3的活动触点之间串联有电压比较器15，功率输出管10的集电极接电路的正极，发射极通过发电机的励磁线圈11接电路的负极。三极管8的发射极接电路的负极，三极管8的集电极与功率输出管10的基极共同与电阻9相连，电阻9的另一端接电路的正极。充电电压调节器的正负极与蓄电池1的正负极并连。蓄电池1的正负极与发电机的正负电源输出端并连。
图4显示了现有技术的充电电压调节器的电特性。V是蓄电池电压，VA是第一设定电压，VF是第二设定电压，VB是充电电压调节器的控制电压，h是充电时间。
下面结合图4说明图2所示电路的工作过程。开始工作时，由于蓄电池1的电压V低于充电电压调节器的控制电压VB，可变电阻3和电阻2及4检测到的电压达不到电压比较器15的击穿电压，晶体管8处于截止状态。此时，电阻9给功率输出管10提供基极正偏压，功率输出管10导通。与功率输出管10发射极相连的发电机的励磁线圈11得到电流，产生磁场，发电机发电，开始给蓄电池1充电。随着充电时间h的增加，蓄电池1的电压V逐渐升高。当蓄电池电压达到第一设定电压VA时，与充电电压调节器的控制电压VB相等，可变电阻3和电阻2及4检测到电压与电压比较器15的击穿电压值相等，电压比较器15导通。与之相连的晶体管8得到基极正偏压，晶体管8导通。功率输出管10的基极通过晶体管8的集电极发射极与负电位相通，功率输出管10截止。发电机励磁线圈11断电，发电机无电流输出，蓄电池1得不到充电电流，于是蓄电池1的电压逐渐下降。当蓄电池1的电压低于充电电压调节器的控制电压VB时，可变电阻3和电阻2及4检测到的电压低于电压比较器15的击穿电压，电压比较器15截止，停止向晶体管8提供基极正偏压，于是，晶体管8截止，功率输出管10又导通，电路又开始重复上述的工作过程。这样往复循环，使蓄电池电压稳定在这一设定电压VA上。
图3显示了蓄电池充电的物理特性；当蓄电池充电时，随着时间的增加，当达到第一设定电压VA时，也就是水平坐标的A段，为了消除极化反应和均衡电压，应停止一定时间充电，即水平坐标的B段。待蓄电池电压降到第二设定电压时，即水平坐标的C段。为避免过充电，就应当转换成为第二设定电压VF，直到充电完成。
由于具有上述结构的现有技术的充电电压调节器只能将控制电压值VB设定在第一设定值VA上。存在着蓄电池充电控制电压VB如果设定的过高，蓄电池则易过充电，造成极板活性物质脱落，使蓄电池早期报废。如果设定的过低，长期充电不足，极板硫化，也使蓄电池提前报废。因此，就有着充电电压调节器的控制电压VB在蓄电池被充至A段第一设定电压VA时，不能转成Vb到B段进行去极化和均衡电压后再转换为在C段以第二设定电压VF充电直到结束的问题。
发明内容
为了解决上述提到的问题，根据本发明的三阶段充电电压调节器使用的结构中通过检测蓄电池电压的改变来改变检测电路中的预设电压值，而达到控制三阶段充电电压调节器的控制电压VB在蓄电池被充电充到A段的第一设定电压VA时转为Vb，在B段进行去极化和均衡电压后再转换成为C段，并以第二设定电压VF充电直到结束的目的。
为了实现上述目的，本发明所提供的三阶段充电电压调节器，包括；一个开关元件一个电压比较器一个连接在正负电源之间的控制电压设定电路，同时，也是第一电压设定电路，同时还是一个用于检测蓄电池电压的电压检测电路，一端接电源正极，一端接电源负极，其电压输出端与电压比较器的一端相连，电压比较器的另一端与桥式开关电路中的第一晶体管的基极相连接，以及电路中由具备状态可锁定的可调电阻串连，并且，控制极接第三晶体管的集电极，以及电路中的电阻与可变电阻串连，并且开关元件与其中的一个电阻并连，以及电阻与可变电阻与稳压二极管串连，并且开关元件与其中的稳压二极管并连，以及开关元件与电压比较器其中的一个稳压二极管并连。
本发明三阶段充电电压调节器还包括一个功率输出管；一个桥式开关电路；该电路由一个具有NPN结构的第一晶体管的基极与电压检测电路中的电压比较器的一端相连，发射极与具有NPN结构的第二晶体管的基极及一个电阻相连接，并通过这个电阻接负电源。第二晶体管的发射极接负电源，集电极接一个NPN结构的第四晶体管也是功率输出管的基极与第二晶体管的集电极负载电阻，并通过这个负载电阻接电源正极，第四晶体管的集电极接正电源，发射极通过发电机的励磁线圈接负电源。第一晶体管的集电极通过负载电阻接正电源。并且，第一晶体管的极电极接一个具有PNP结构的第三晶体管的基极，第三晶体管的发射极接正电源，集电极通过负载电阻接负电源。并且，第三晶体管的集电极接开关元件的控制极。
本发明的三阶段充电电压调节器还包括第二电压设定电路，用于控制充电电压为一个限定的电压或者低于第一电压设定电路的电压；以及开关元件，用于当由电压检测器检测到的蓄电池电压为一个特定的电压时，从第一电压设定电路转换到第二电压设定电路。并且，第一电压设定电路相当于因为开关元件的导通改变了与其所并连的元件的参数所产生的第二电压设定电路。
此外，开关元件包括一对触点。
此外，开关元件包括一只晶体管。
此外，开关元件包括一只可控硅。并且，开关元件的控制极与桥式开关电路中的第三晶体管的集电极相连接。
在附图中图1是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的一个结构例的等效电路原理图；图2是显示现有技术的充电电压调节器的等效电路原理图；图3是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的充电特性图；图4是显示现有技术的充电电压调节器的充电特性图；图5是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的一个结构例的等效电路原理图；图6是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的一个结构例的等效电路原理图；图7是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的一个结构例的等效电路原理图；图8是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的一个结构例的等效电路原理图；图9是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的一个结构例的等效电路原理图；图10是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的一个结构例的等效电路原理图；图11是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的一个结构例的等效电路原理图；图12是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的一个结构例的等效电路原理图；具体实施方式
下面将参照
本发明的实施例。图1是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的一个结构例的等效电原理图。图3是显示根据本发明的三阶段充电电压调节器的电特性图。此处忽略与在图2中相同部分的相关描述。可变电阻20和40代替电阻2和4串连在图2所示的现有技术的充电电压调节器的可调电阻3的两端，并受桥式开关电路中晶体管14的集电极控制。电压检测电路检测出蓄电池1的电压达到图3中的A段即第一设定电压值VA时，输出一个控制桥式开关电路中晶体管25导通的电压信号，晶体管25导通。连接在晶体管25的集电极和发射极上的晶体管8与晶体管14也同时导通。由于晶体管8的导通使晶体管10的基极接负电位，晶体管10截止，发电机励磁线圈得不到电流，发电机停止发电。蓄电池得不到充电电流，充电停止。蓄电池进行消除极化反应和均衡电压，即图3中水平坐标的B段。同时，由于晶体管14的导通，控制极与晶体管14的集电极相连的可变电阻20与40得到控制信号，电阻值改变，于是，控制电压VB相应改变，由VB转换成Vb，并锁定在这个状态。由于三阶段充电电压调节器的控制电压设定电路同时也是蓄电池充电状态的电压设定电路。于是蓄电池的充电状态也相应的由第一设定电压VA转换成第二设定电压VF，并锁定在这个状态。等到蓄电池电压降低到一定程度，电压检测器检测到的电压低于三阶段充电电压调节器的控制电压Vb时，由于电压低于电压比较器15的导通电压，电压比较器15截止，与电压比较器15一端相连接的桥式开关电路中的晶体管25也截止，连接在晶体管25集电极和发射极上的晶体管8与晶体管14也同时截止。由于晶体管8的截止使晶体管10的基极重新建立基极正偏压，晶体管10导通，与其发射极相连接的发电机的励磁线圈11得到电流，发电机发电，蓄电池1得到充电电流，电压逐渐上升。当蓄电池1的电压达到第二设定电压VF时，与三阶段充电电压调节器的控制电压Vb相等，电压比较器15导通，与电压比较器15的一端相连接的桥式开关电路中的晶体管25也导通。连接在晶体管25集电极和发射极上的晶体管8和14也同时导通。此时，可调电阻20与40已处于锁定状态，不再受晶体管14的同步控制。由于晶体管8的导通使晶体管10的基极接负电位，晶体管10截止，与其发射极相连接的发电机的励磁线圈11失去电流，发电机停止发电，充电停止。这样往复循环，使蓄电池电压稳定在第二设定电压VF上，直到充电完成。
图5显示了图1所示的结构例的一个实施例。下面将会描述如图5所示的实施例。
此处忽略与图1和图2相同部分的相关描述。开关元件18与电阻2的两端并连。当蓄电池电压被充到A段即第一设定电压VA时，桥式开关电路中的晶体管25导通。连接在晶体管25的集电极和发射极上的晶体管8和晶体管14也同时导通，控制极与晶体管14的集电极相连的开关元件18也同时导通。由于开关元件18的导通改变了与其并连的电阻2的电阻值，电阻2两端的电压也随之改变，控制电压也相应由VB转换成Vb，并且开关元件18就锁定在这个状态。由于三阶段充电电压调节器的控制电压设定电路，同时也是蓄电池充电状态的设定电路。因此，蓄电池的充电状态也相应由第一设定电压VA状态转换成第二设定电压VF状态，并锁定在这个状态。
图6显示了图1所表示的结构例的一个实施例。图6与图5的不同之处是一个可控硅17替代了图5中的开关元件18，它与电阻2并连。当可控硅17导通后产生的结果和上面描述的相同，这里不再重复描述。
在图5所示的实施例中，电阻2可以如图7和图8所示那样被稳压二极管19所替代，并与开关元件相并连。开关元件导通后产生的结果和图5所描述的结果相同。
图9显示了图1所示结构例的一个实施例。在图9的实施例中，开关元件18与电压比较器15中的一个稳压二极管相并连。开关元件18导通后，将会改变电压比较器15的工作电压值，产生的结果与图5描述的结果相同。
在图9显示的实施例中，开关元件18可以如图10所示的那样被可控硅17所替代，可控硅17导通时产生的结果和图9中开关元件18导通时所产生的结果相同。
图11显示了根据本发明的三阶段充电电压调节器的另一结构例的实施例。下面将会描述如图11所示的实施例。此处忽略与图1和图2相同部分的相关描述。在图11中开关元件18由一只PNP晶体管28来替代。晶体管28的集电极和发射极与电阻4的两端并连，基极接电阻16，并通过电阻16接负电源，同时基极与晶体管14的集电极相连。它是这样工作的；电路一开始工作时，晶体管28的基极通过电阻16接负电源，获得负偏压，晶体管28导通。它的导通使与之并连的电阻4的电阻值适合于三阶段充电电压调节器的控制电压VB。在蓄电池的电压被充到A段的第一设定电压VA时，电压检测电路输出一个使桥式开关电路中晶体管25导通的电压，晶体管14也同时导通，连接在晶体管14集电极上的晶体管28的基极得到正偏压，晶体管28截止，与之并连的电阻4的阻值因此改变。于是，控制电压也相应改变，由VB转变成Vb。由于三阶段充电电压调节器的控制电压设定电路同时也是蓄电池充电状态的电压设定电路。于是，蓄电池的充电状态也相应的由第一设定电压VA转换成第二设定电压VF，并锁定在这个状态，直到充电完成。
在图11所示的实施例中，电阻4可以如图12所示那样被稳压二极管19所替代，并与作为开关元件的晶体管28的集电极和发射极相并连。晶体管28截止时所产生的结果和图11描述的结果相同。
根据本发明的三阶段充电电压调节器，使用通过检测蓄电池电压的改变来改变检测电路中的预设电压值，而达到控制蓄电池电压被充至A段的第一设定电压VA时，转为B段进行去极化和电压均衡后再转到C段，并以第二设定电压VF充电直到结束。从而解决了蓄电池不能充足电或者过充电而导至蓄电池早期报废的问题。
权利要求
1.一种三阶段充电电压调节器，包括；一个连接在正负电源之间的控制电压设定电路，其电压输出端与电压比较器的一端相连，电压比较器的另一端与桥式开关电路中的第一晶体管的基极相连接，以及控制电压设定电路中由具备状态可锁定的可调电阻串连，并且，控制极接第三晶体管的集电极，以及电路中的电阻与可变电阻串连，开关元件与其中的一个电阻并连，以及电阻与可变电阻与稳压二极管串连，开关元件与其中的稳压二极管并连，以及电压比较器由稳压二极管串连，开关元件与电压比较器其中的一个稳压二极管并连；一个桥式开关电路；该电路由一个具有NPN结构的第一晶体管的基极与电压检测电路中的电压比较器的一端相连，发射极与具有NPN结构的第二晶体管的基极及一个电阻相连接，并通过这个电阻接负电源，第二晶体管的发射极接负电源，集电极接一个NPN结构的第四晶体管也是功率输出管的基极与第二晶体管的集电极负载电阻，并通过这个负载电阻接电源正极，第四晶体管的集电极接正电源，发射极通过发电机的励磁线圈接负电源，第一晶体管的集电极通过负载电阻接正电源，并且，第一晶体管的极电极接一个具有PNP结构的第三晶体管的基极，第三晶体管的发射极接正电源，集电极通过负载电阻接负电源，并且，第三晶体管的集电极接开关元件的控制极，其特征在于；第一晶体管导通时，连接在第一晶体管集电极和发射极上的PNP和NPN两种不同结构的两只晶体管也同时导通。
2.根据权利要求1所述的三阶段充电电压调节器，其特征在于；所述的控制电压设定电路也是第一电压设定电路，同时还是检测蓄电池电压的电压检测电路。
3.根据权利要求1所述的三阶段充电电压调节器，还包括一个第二电压设定电路，其特征在于；第一电压设定电路相当于因开关元件的导通而改变了与其所并连的元件的参数所产生的第二电压设定电路。
4.根据权利要求3所述的第二电压设定电路，其特征在于；用于控制充电电压为一个限定的电压或者低于第一电压设定电路的电压。
5.根据权利要求1所述的开关元件，其特征在于；用于当由电压检测器检测到的蓄电池电压为一个特定的电压时，从第一电压设定电路转换到第二电压设定电路。
6.根据权利要求1所述的开关元件，其特征在于；开关元件的导通受来自电压检测电路的检测电压控制。
7.根据权利要求1所述的三阶段充电电压调节器，其特征在于开关元件与电压检测电路中的一个元件并连。
8.根据权利要求1所述的开关元件，其特征在于；开关元件包括一对触点。
9.根据权利要求1所述的开关元件，其特征在于；开关元件包括一只晶体管。
10.根据权利要求1所述的开关元件，其特征在于；开关元件包括一只可控硅。
全文摘要
本发明提供了一种三阶段充电电压调节器。该三阶段充电电压调节器通过检测蓄电池电压的改变来改变检测电路中的预设电压值。从而达到控制蓄电池电压被充电充到A段第一设定VA时，转为B段，进行去极化和电压均衡后再转到C段，并以第二设定电压VF充电直到结束。解决了蓄电池充电电压设定的低不能充足电和设定的高容易过充电，使蓄电池早期报废的问题。
文档编号H02J7/04GK1841879SQ20061004214
公开日2006年10月4日 申请日期2006年1月11日 优先权日2006年1月11日
发明者黄承昂 申请人:黄承昂