专利名称：应急灯用电瓶充电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电瓶的充电装置，特别是一种应急灯用铅酸电瓶充电装置。
背景技术：
现有的应急灯电瓶充电装置多数是用工频变压器经降压、整流滤波后给电瓶充电，虽然其输入与输出互相隔离，使用安全，但对输入的电网电压稳定性要求高。当电网电压偏低时，会造成输出电压下降，电瓶充不足电；而当电网电压偏高时，容易引起线路板的发热，过流充电或变压器的烧毁。也有部分应急灯电瓶充电装置采用了阻容降压式充电器，虽然这类阻容降压式充电器，对输入的电网电压兼容范围宽，然而其输入与输出之间无法隔离，使用中很有可能发生触电现象，且应急灯长期接在电网上工作，其降压电容的损耗角会慢慢变大而发热严重，导致充电器及电瓶的损坏。
实用新型内容针对上述现有技术的问题，本实用新型提供了一个供应急灯用的电瓶充电装置，其目的在于该充电装置的工作电压范围宽，输入与输出互相隔离，输出直流电压稳定，工作可靠。
本实用新型的上述目的是这样实现的提供一种应急灯用电瓶充电装置，它包括一个整流滤波电路，所述整流滤波电路的输入与工频市电连接，本电瓶充电装置还包括与整流滤波电路相连的将其输出的直流电转换成高频脉冲电的一个开关式振荡电路，连接在开关式振荡电路上将高频脉冲电转换成低压直流电输出的一个脉冲整流滤波电路，与开关式振荡电路及脉冲整流滤波电路输出连接的一个稳压电路，该稳压电路在输出端电压出现升高波动时，具有将波动信号反馈至振荡电路，以控制振荡脉冲的占空比，从而使输出电压保持稳定。
上述的开关式振荡电路采用自激间歇式振荡电路，该振荡电路包括第一开关三极管Q1，高频变压器T1，第二开关三极管Q2，第一开关三极管Q1的集电极经高频变压器T1的初级绕组N1与整流滤波电路输出正端相连，其发射极与整流滤波电路的输出负端相连，电容C3、电阻R3及电阻R4串联，连接在第一开关三极管Q1的基极与高频变压器T1的反馈绕组N3端3之间，反馈绕组N3的另一端4连接在整流滤波电路输出负端上，成为第一开关三极管Q1导通的正反馈回路；所述第二开关三极管Q2的集电极及发射极分别连接在第一开关三极管Q1的基极及整流滤波输出负端上，第二开关三极管Q2的基极通过稳压管ZD1和电阻R5与高频变压器T1的反馈绕组N3端3连接，并在其基极及发射极上并联一个电容C4，成为第一开关三极管Q1截止的负反馈网络；当反馈绕组N3感应的电压在其端3上为正，端4为负时，第一开关三极管Q1正偏导通，与此同时，感应电还通过电阻R5，稳压管ZD1给电容C4充电，当电容C4上的电压达到第二开关三极管Q2导通电压时，第二开关三极管Q2导通，其集电极电压下降至零，从而第一开关三极管Q2由导通状态转为截止状态；在第一开关三极管Q1的基极与整流滤波电路输出正端之间连接一个启动电阻R2。在本振荡电路中，还有一个其集电极和发射极并联在第二开关Q2集电极和发射极上的保护三极管Q3，该保护三极管Q3基极上的电阻R11串接在第一开关三极管Q1的发射极与整流滤波电路输出负端之间，成为第一开关管Q1的过流保护电路。当第一开关三极管Q的集电极电流过流时，电阻R11上的压降达到保护三极管Q3的导通电压，保护三极管Q3导通，其集电极电压接近零，第一开关三极管Q1因基极电压降至零而截止，保护了第一开关三极管Q1不至于烧毁。
上述的稳压电路，包括连接在脉冲整流滤波电路输出正端及地端之间由电阻R8和电阻R9组成的一个取样分压电路，其检测端R与取样分压电路的分压点相连的一个稳压集成电路U1，稳压集成电路U1的阴极K通过一个光电耦合器U2内的反向发光二极管及电阻R6与脉冲整流滤波电路输出正端连接，稳压集成电路的阳极A与地端连接，所述光电耦合器U2内的光敏管集电极及发射极并接在所述开关式振荡电路中电阻R3和电阻R4的接点B及第二开关管Q2的基极上。当输出电压升高时，分压点的电压升高，注入稳压集成电路U1的电流增加，光电耦合器U2内部的发光二极管导通发光，其内部的光敏管导通，反馈绕组N3上的感应电压经电阻R4，光电耦合器U2加到第二开关三极管Q2的基射极，第二开关三极管Q2的导通，第一开关三极管Q1的基极电位下降，第一开关三极管Q1提前退出饱和导通状态，并迅速截止，脉冲宽度变窄。高频变压器T1的初级绕组N1向次级绕组N2传输的能量下降，次级绕组所感应的电压经脉冲整流滤波后的输出电压也随之下降，从而使预定的输出电压保持恒定。当输出电压稳定后，稳压集成电路U1的检测端R电压下降，于是稳压集成电路U1、光电耦合器U2及第二开关三极管Q2不再导通，开关式振荡电路又恢复正常工作状态。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和技术效果1、采用上述结构后，由于开关式振荡电路中的高频变压器及稳压电路中的光电耦合器是一种隔离器件，它使工频市电的输入与低压直流的输出互相相隔离，从而可避免在使用中因接触输出端、电瓶发生的触电现象，使用安全；2、由于开关式振荡电路是一种间歇式振荡器，其第一开关三极管在振荡中的导通时间长短决定了输出电压的大小。因接于负反馈网络中第二开关三极管基极上的电容充电作用，使第一开关三极管的导通时间随电网电压的波动量作相反的变化，从而使输出电压趋于稳定；同时，所设置的稳压电路，又进一步增强了输出电压的稳定性，因而本电瓶充电装置的输入电压的兼容范围宽，可在110V～240V的电网上正常运行；3、由于开关振荡电路中设置了一个过流保护电路，当过载短路或电网过压时，均会使保护三极管导通，迫使第一开关三极管截止，以确保本电瓶充电装置及电瓶的安全。
图1是本实用新型应急灯用电瓶充电装置的原理框图。
图2为本实用新型一种具体电路实例。
具体实施方式
参照图1，应急灯用电瓶充电装置包括整流滤波电路，该整流滤波电路的输入与工频市电连接，在整流滤波电路的输出端上连接一个开关式振荡电路，将整流滤波输出的直流电变换成高频脉冲电，再经一个脉冲整流滤波电路，转换成供负载电瓶充电使用的低压直流电，在脉冲整流滤波电路输出端与开关式振荡地路之间有一个稳压电路，当脉冲整流滤波输出端电压波动时，稳压电路将输出端电压波动的信号反馈给振荡电路，控制振荡电路开关脉冲导通与截止时间的占空比，以稳定直流输出电压。
图2是按照上述原理设计而成的电瓶充电装置的具体电路实例。该电瓶充电装置包括一个整流滤波电路，它具有四个二极管D1～D4组成的全桥整流器及一个滤波电容C1，全桥整流器的一个输入端通过保险丝F接工频市电的火线端L，其另一输入端接工频市电地线端N。当220V的工频市电接入时，在滤波电容两端便产生约300V的直流电压。
该电瓶充电装置还包括一个开关式振荡电路，它是一种自激式间歇振荡器，具有第一开关三极管Q1，第二开关三极管Q2，高频变压器T1，第一开关三极管Q1的集电极经高频变压器T1的初级绕组N1与滤波电容C1的正端连接，其发射极与滤波电容C1的负端相连，电容C3、电阻R3及电阻R4串联，连接在第一开关三极管Q1的基极与高频变压器T1的反馈绕组N3一端3之间，电容C3和电阻R3的接点与第一开关三极管Q1的基极之间连接一个使脉冲平顶平缓的正向的二极管D6，反馈绕组N3的另一端4与滤波电容C1的负端相连，成为第一开关三极管Q1导通的正反馈回路，第二开关三极管Q2的集电极及发射极分别连接在第一开关三极管Q的基极及发射极上，稳压管ZD1和电阻R5串联，连接在第二开关三极管Q2基极与反馈绕组N3端3之间，并在第二开关三极管Q2的基极与发射极之间连接一个电容C4，构成第一开关三极管Q1截止的负反馈网络。在滤波电容C1正端与第一开关三极管Q1的基极之间连接一个启动电阻R2。在本振荡电路中，还具有一个由保护三极管Q3及电阻R11组成的第一开关三极管Q1的过流保护电路，其中保护三极管Q3基极上的电阻R11串接在第一开关三极管Q1的发射极与滤波电容C1的负端之间。
该电瓶充电装置有一个脉冲整流滤波电路，它由高频二极管D7及滤波电容C5组成，连接在高频变压器T1的降压次级绕组N2两端之间。从而能将高频变压器T1次级绕组N2上感应的高频脉冲电压变换为低压直流电压输出供负载—电瓶充电使用。
该电瓶充电装置还有一个稳压电路，它包括电阻R8和电阻R9串联，连接在脉冲整流电路输出正端及地端之间的一个分压取样电路，其检测点R与分压取样电路分压点C连接的一个稳压集成电路U1，稳压集成电路U1的阳极A与输出地端相连，其阴极K通过一个光电耦合器U2中的反向发光二极管及电阻R6与输出正端连接，光电耦合器U2的光敏管的集电极及发射极并接在正反馈回路中的电阻R3与电阻R4的接点B及第二开关三极管Q2的基极上。稳压集成电路可采用三端子温度补偿可变输出稳压集成电路，比如TL431或μA431，分压取样电路的分压点C电位可为2.5V。当工频市电输入的电压偏高引起脉冲整流滤波电路输出的直流电压升高时，稳压集成电路U1因检测点R的电位升高而导通，注入稳压集成电路U1阴极的电流由零增加，光电耦合器U2内部的发光二极管导通发光，其内的光敏管也随之导通，反馈绕组N3上的感应电压经电阻R4，光电耦合器U2的光敏管加至第二开关三极管Q2的基极与发射极之间，首先使第一开关三极管Q1导通的正反馈电流因旁路而减少，缩短导通时间，同时第二开关三极管Q2提前导通，使第一开关三极管Q1被提前截止。振荡的脉宽变窄，流经初级绕组N1的高频电流减小，从而使脉冲整流滤波电路的输出电压下降。当输出电压稳定后，稳压集成电路U1的检测端R上电压下降，稳压集成电路U1及光电耦合器U2不再导通，开关式振荡电路恢复正常工作状态。
该电瓶充电装置是这样工作的当接通工频110V或220V市电时，通过整流滤波电路，在其输出端产生约150V或300V的直流电压，该直流电压通过高频变压器T1的初级绕组N1加在第一开关三极管Q1的集电极和发射极之间，同时，直流电通过启动电阻R2给第一开关三极管Q1一个正向偏置电压，第一开关三极管Q1立即导通，其集电极电流在初级绕组N1中增长，在反馈绕组N3中感应出上端3为正，下端4为负的电压该感应电压通过由电阻R4、电阻R3及电容C3及第一开关三极管Q的基射极组成的正反馈回路，使第一开关三极管Q1迅速饱和。与此同时，感应电压经电阻R5，稳压管ZD1给电容C4充电，电容C4上的电压升高，当C4上的电压大于0.6V时，第二开关三极管Q2导通，其集电极电压降至零，于是第一开关三极管Q1迅速退出导通饱和，流经初级绕组的集电极电流立即减少，通过高频变压器T1，在反馈绕组N3上感应出上端3为负，下端4为正的负反馈电压，此负极性的反馈电压使第一开关三极管Q1反偏立即截止，流经初级绕组N1的集电极电流降为零。这时，原先在第一开关三极管Q1饱和导通期间存贮在高频变压器T1的磁能，在次级绕组N3感应产生高频脉冲电压经高频二极管D7整流和滤波电容C5的滤波，在输出端上产生负载—电瓶充电所需要的电压。
当第一开关三极管截止期间，正反馈回路中的电容C3上积累的电荷通过二极管放D6放电，同时电容C4也通过稳压管ZD1、电阻R5及反馈绕组N3放电。放电完毕，第一开关三极管Q1在启动电阻R2作用下又导通，进入下一个振荡周期。
当电网的工频市电电压升高时，流经高频变压器T1初级绕组N1的第一开关三极管Q1集电极电流增大，反馈绕组N3感应的电压也增高，通过电阻R5、稳压管ZD1对电容C4充电，达到第二开关三极管Q2导通电压的充电时间缩短，从而第一开关三极管Q1的导通时间缩短，脉冲宽度变窄，输出电压下降。反之，当电网电压下降时，流经高频变压器T1初级绕组N1的电流减少，反馈绕组N3上感应的电压降低，对电容C4充电达到第二开关三极管Q2导通电压的充电时间延长，从而第一开关三极管Q1的导通时间延长，脉冲宽度加大，从而使输出电压升高。
当输出端的直流电压因负载—电瓶充电电流减小而升高时，次级绕组N2及反馈绕组N3中感应的电压也升高，这时，取样分压电路的分压点C的电压升高，稳压集成电路U1导通，由输出正端经电阻R6、光电耦合器U2的发光二极管注入稳压集成电路U1的电流增加，发光二极管发光，使光电耦合器U1的光敏管导通，反馈绕组N3端3的正端电压经电阻R5、稳压管ZD1加到第二开关三极管Q2的基极，第二开关三极管Q2正偏而导通，其集电极电压下降，第一开关三极管Q1因其基极电位下降，提前退出饱和导通状态而迅速截止，脉冲电压宽度变窄，从而经高频变压器T1，脉冲整流滤波后的输出电压下降，使输出电压恢复至预定值。输出电压稳定后，集成电路U1及光电耦合器U2不再导通，开关式振荡电路又恢复正常振荡的工作状态，保证了输出电压的稳定性；同时，由于反馈绕组N3中的感应电压升高，通过电阻R5、稳压管ZD1对C4充电达到第二开关管Q2导通电压的充电时间缩短，第二开关三极管Q2提前导通，迫使第一开关三极管Q1提前退出饱和导通而迅速截止，脉冲宽度变窄，使输出电压下降，同样达到输出电压稳定之目的。不过设置的稳压电路，能使输出电压的稳定性能进一步提高。
当输出端电压因电瓶充电电流增大而降低时，反馈绕组N3感应的电压相应下降，对电容C4充电达到第二开关Q2导通电压的充电时间延长，第二开关三极管Q2退后导通，脉冲宽度加大，从而输出电压升高。这时，反馈绕组N3感应的电压升高，第二开关三极管Q2提前导通，促使第一开关三极管Q1提前退出饱和导通而迅速截止，脉冲宽度变窄。输出电压降低，然后再重复上述过程。这一反复过程雪崩一样，在瞬间便使输出电压稳定下来，振荡电路又恢复正常振荡工作状态。
权利要求1.一种应急灯用电瓶充电装置，它包括一个整流滤波电路，其特征在于所述整流滤波电路的输入与工频市电连接，本电瓶充电装置还包括与整流滤波电路输出相连的将其输出的直流电转换成高频脉冲电的一个开关式振荡电路，连接在开关式振荡电路上将高频脉冲电转换成低压直流电输出的一个脉冲整流滤波电路，与开关式振荡电路及脉冲整流滤波电路连接的一个稳压电路，所述稳压电路当输出端电压出现升高波动时，具有将波动信号反馈至开关式振荡电路，以控制振荡脉冲的脉宽。
2.根据权利要求1所述的应急灯电瓶充电装置，其特征在于所述开关式振荡电路包括第一开关三极管(Q1)，第二开关三极管(Q2)，高频变压器(T1)，第一开关三极管(Q1)的集电极经高频变压器(T1)的初级绕组(N1)与整流滤波电路输出正端相连，其发射极与整流滤波电路的输出负端相连，电容(C3)、电阻(R3)及电阻(R4)串联，连接在第一开关三极管(Q1)的基极与高频变压器(T1)的反馈绕组(N3)端(3)之间，反馈绕组(N3)的另一端(4)连接在整流滤波电路的输出负端上，成为第一开关二极管(Q1)导通的正反馈回路；所述第二开关三极管(Q2)的集电极及发射极分别连在第一开关三极管(Q1)的基极及整流滤波电路的输出负端上，第二开关三极管(Q2)的基极通过稳压管(ZD1)和电阻(R5)与高频变压器(T1)的反馈绕组(N3)端(3)连接，并在其基极及发射极上并联一个电容(C4)，成为第一开关三极管(Q1)截止的负反馈网络；在第一开关三极管(Q1)的基极与整流滤波电路输出正端之间，连接一个启动电阻(R2)；在本开关式振荡电路中，还有一个其集电极及发射极并联在第二开关三极管(Q2)集电极及发射极上的保护三极管(Q3)，该保护三极管(Q3)基极上的一个电阻(R11)串联在第一开关三极管(Q1)的发射极与整流滤波电路输出负端，成为第一开关三极管(Q1)的过流保护电路，当第一开关三极管(Q1)的集电极电流出现过流时，电阻R11上的压降达到保护三极管(Q3)的导通电压时，使该保护三极管(Q3)导通，其集电极电压接近零，第一开关三极管(Q1)因其基极电压为零而截止。
3.根据权利要求2所述应急灯用电瓶充电装置，其特征在于在电容(C3)和电阻(R3)的接点与第一开关三极管(Q1)的基极之间串联一个正向二极管(D6)。
4.根据权利要求3所述的应急灯用电瓶充电装置，其特征在于所述稳压电路包括连接在脉冲整流滤波电路输出正端及地端之间由电阻(R8)和电阻(R9)组成的一个取样分压电路，其检测端(R)与取样分压电路的分压点(C)相连的一个稳压集成电路(U1)，稳压集成电路(U1)的阴极(K)通过一个光电耦合器(U2)内的反向二极管及电阻(R6)与脉冲整流滤波电路输出正端连接，稳压集成电路(U1)的阳极与输出地端连接，光电耦合器(U2)内的光敏管集电极及发射极并接在所述振荡电路中电阻(R3)和电阻(R4)的接点(B)及第二开关管(Q2)的基极上。
专利摘要本实用新型应急灯用电瓶充电装置，包括与工频市电连接的一个整流滤波电路，与整流滤波电路输出相连的一个开关式振荡电路，连接在开关式振荡电路上的一个脉冲整流滤波电路及与振荡电路和脉冲整流滤波电路输出连接的一个稳压电路构成。与已有的应急灯电瓶充电器相比，本实用新型具有工作电压兼容范围宽，能在电网电压110V～240V正常工作，输入与输出互相隔离，输出电压稳定，工作可靠之特点。
文档编号H02J7/02GK2907036SQ20062010369
公开日2007年5月30日 申请日期2006年5月17日 优先权日2006年5月17日
发明者柯建锋 申请人:柯建锋