专利名称：脉宽可调的铅酸电池开关式充电电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铅酸电池充电过程中的温度自动控制电路，尤其涉及一种适合于宽电压变动范围的温度自动检测及自动控制的充电电路。
背景技术：
传统的铅酸电池充电温度自动控制型电路，是由温控开关为检测元件，并由许多电子元件构成的电压或电流控制装置，对充电过程中的电池进行充电自动控制，并在可充电电池饱和而温度升高时，借由温控开关的检测，使充电电路转为对充电电池输入较小的电流作保持型充电。但现有的铅酸电池温度自动充电控制电路零件繁多，构造复杂，成本较高以及可靠性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种适合于铅酸电池宽电压充电及温度自动控制的电路，该充电电路适用于铅酸电池宽电压充电及温度的自动控制，其温度自动控制电路构造简单，成本低廉，可靠性较高。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明脉宽可调的铅酸电池开关式充电电路，由适用宽电压范围的暂态保持电路，及供检测可充电电池温度的负温度系数电阻元件为运作条件所构成，在电池充电饱和而可充电电池温度上升至设定值时，负温度系数电阻元件温度上升降低电阻值，进而操控电路自动截止及转换为小电流保持充电，并在可充电电池降温，负温度系数电阻元件电阻值回升时，或在设定电源电压变动范围内维持保持充电状态，而于取下可充电电池或切断电源时产生还原功能。所述电路借助可充电电池所直接间接耦合的负温度系数电阻元件，在可充电电池充电饱和温度上升时操纵可控硅切断主充电电流。其主要构成包括:充电电源可以是为纯直流、半波直流、全波直流、间歇脉动直流及有涟波直流电源。充电电源可为稳压电源或设定电压变化范围内的可变动电压电源；可充电电池:为可匹配温控开关装置的可充放电二次电池的并具有饱和时温度上升的特征的；宽电压范围由固态电子或电机等电路元件所构成，供接受可充电电池本身所配置供检测可充电电池温度的负温度系数电阻元件的操控，而于可充电电池充电接近饱和温度上升时负温度系数电阻阻值降低进而操控整流器SCR断路，再借可控硅SCR阳极A与阴极K并列的傍路分流电路通过较小的补充充电电流而构成对可充电电池保持充电功能，并具有能适用于宽电压变化范围内维持暂态保持电路的保持充电功能，以匹配较款电压范围的变动而不受干扰，直到电源关闭或可充电电池取下，而使暂态保持电路还原。本发明的有益效果是:铅酸电池充电及温度自动控制电路能够在较宽的电压范围内实现对铅酸电池充电，且电路构造简单，成本低廉，可靠性较高。
图1为配置负温度系数电阻元件构成的自动截止充电电路示意图；图2为图1电路加设回流二极管以具有紧急自动供电功能电路不意图；图中:交流变压器T100、交流限流阻抗Z100、整流器BR100、直流限流阻抗装置Z100、稳压元件VZ1000、可充电电池BlOl阻隔二极管CR102、可控硅SCR101、限流电阻RlOl发光二极管LED101、LED102、过载保护元件F101、阳极A ;、阴极K;触发闸极G、灯丝型灯泡LlO 1、分压电阻R102、Rl 11、触发电容ClO I光耦合器PC101、分流电阻R100、负温度系数电阻元件NTClOl稳压二极管ZD101、ZD110、VZ110、傍路分流电阻R103、放电二极管CRlOl主动电阻Rl 10 、限流电阻Rl 12、回流二极管FD201。
具体实施例方式图1所示采用负温度系数电阻的自动截止充电电路，其充电电源含纯直流、半波直流、全波直流、间歇脉动直流及有涟波直流电源；充电电源可为稳压电源或设定电压变化范围内的可变动电压电源；由下列电路元件所构成；交流变压器Tioo:为一次侧供输入交流电能，二次侧供输出交流电能的，交流变压器可依电路需要而选择性使用或舍弃不用而直接输入交流电流的；交流限流阻抗ZlOO:为供防止负载侧短路的电容性或电感性或电阻性的阻抗元件或由前者两种或两种以上阻抗构合的混合型交流限流阻抗装置，供串联于交流电源与整流器BR100之间，此项交流限流阻抗ZlOO可依需要选择性设置；直流限流阻抗装置ZlOO:为依需要作选择的元件，当电源为直流电源或电流为由交流整流的直流电源而未在交流侧串联交流限流阻抗ZlOO时，则可选择设置由电阻或主动晶体及驱动电路所构成的直流限流阻抗装置串联于直流电源与负载侧之间的，此项直流限流阻抗装置ZlOO可依需要选择性设置；稳压元件VZ1000:为依需要作选择的元件由稳压二极管或由二极管组的顺向偏压所构成，以提供稳压功能；可充电电池BlOl:为由各种饱和时具温度上升特性的可充电电池，与阻隔二极管CR102及与可控硅SCRlOl呈顺向串联；显示及保护电路:可充电电池BlOl与阻隔二极管CR102及可控硅SCRlOl串联电路与充电电源间可依需求的必要性而作选择性设置限流电阻RlOl与发光二极管LEDlOl并联构成显示功能再串联过载保护元件F101，进而与可控硅SCRlOl阳极A与阴极K及可充电电池BlOl顺向串联后通往充电电源；前述限流电阻RlOl及发光二级体LEDlOl及过载保护元件FlOl也可由灯丝型灯泡LlOl所取代，此项显示及保护电路可依需要选择性设置；分压电阻R102与触发电容ClOl相串联，分压电阻R102接脚之一端连接于可充电电源正极，触发电容ClOl接脚另一端则与光耦合器PClOl的晶体侧串联再通往可控硅SCRlOl的触发闸极G ;可控硅SCRlOl的阳极通往充电电源正极；光耦合器PClOl输出端与触发电容ClOI的串接点及与阴极K之间可依需要选择性增设并联分流电阻RlOO以调节闸流的稳定性及触发灵敏度；
光I禹合器PClOl:为由发光二极管构成输入侧以及与发光二极管相对的光感应晶体构成输出侧，其输入侧供接受耦合于可充电电池的负温度系数电阻的操控；其输出侧供与可控硅SCRlOl的闸极串联；负温度系数电阻元件NTClOl:含由负温度系数电阻元件所构成，供与可充电电池BlOl作直接或间接耦合以随可充电电池的温升而降低其电阻值。显示用发光二极管LED102及与LED102串联的稳压二极管ZDlOl为供构成限压及分流功能，为呈并联跨接于分压电阻R102与电容ClOl的连接点以及充电电源负极之间以产生限压及傍路分流功能，而其限压功能为能抑制电源电压变动时对电容端压的干扰，而流经稳压二极管ZDlOl (或进一步流经选择性设置与稳压二极管ZDlOl串联的发光二极管LED102)的电流也供作为于可控硅SCRlOl关闭后对可充电电池BlOl作补充充电，此项显示及保护电路可依据需要选择性设置。傍路分流电阻R103:为供于关机或取下可充电电池时作为触发电容ClOl的放电电阻，若可充电电池所需补充充电电流较大时，则可在可控硅SCRlOI阳极A与阴极K之间选择性加设并列分流电阻以相对增加保持充电电流，此项傍路分流电阻R103可依需要选择性设置；放电二极管CRlOl:为并列于可控硅SCRlOl的阴极K及触发闸极G间，其极性为于可充电电池BlOl取下时能使触发电容ClOl经傍路分流电阻R103及上述放电二极管CRlOl构成放电电路；稳压电源:为由阻隔二极管CR102与充电电源输出端呈顺向串接，并由其串接点及充电电源的另一端，供并联由主动电阻RllO与稳压二极管ZDllO串联而成的稳压电源；稳压二极管VZllO的两端为稳压电源输出端；或可由其它固态或机电式稳压电路所构成，此项傍路分流电阻R103可依需要选择性设置；分压电路:为由限流电阻R112与光耦合器PClOl的输入端串联，再与负温度系数电阻元件并联后共同串联分压电阻R111，再并联于稳压电源，此项傍路分流电阻R103可依
需要选择性设置。图1所述电路的动作过程如下:开始对可充电电池充电时，经由分压电阻R102对触发电容ClOl的瞬间充电电流触发导通可控硅SCRlOl的触发闸极G进而触发可控硅SCRlOl使电路以正常充电电流值对电池BlOl充电，当电池BlOl接近饱和而温度升高时，与其所直接或间接耦合的负温度系数电阻元件电阻值降低，其两端电压也降低，使光耦合器PClOl的输入侧LED熄灭，其输出侧呈截止，使可控硅SCRlOl导流中断，而充电电流经傍路分流电阻R103及流经分压电阻R102并与流经具有分流功能的发光二极管LED102及流经稳压二极管ZDlOl (及所选择性串设发光二极管LED102)的合成端压相同，而不受电源电压变动的影响；当负温度系数电阻元件温度降低使其电阻值上升时，无论在保持性充电期间或复归期间，如电源电压在设定范围内变动，则触发电容ClOl的电位不变，因此无电流流经可控硅SCRlOl触发闸极G，所以可控硅SCRlOl继续维持断路状态；当充电完成取下电池BlOl或切断交流输入电能时，则触发电容ClOl所蓄电能经傍路分流电阻R103及放电二极管CRlOl放电，使电路恢复而呈待触发的预备状态。此外，前述实施例可进一步加设回流二极管FD201，供于电源中断时，使可充电电池能经回流二极管对原直流电源C200正负输出端所驱动的负载供电。图2为图1所示电路加设回流二极管FD201以具有紧急自动供电功能电路，其主要构成包括:回流二极管FD201:为呈逆向并联于可充电电池BlOl正端与直流电源C200正端之间；负载:为并联于可充电电池BlOl负端与电源正端，正常时由电源电能驱动负载，电流中断时改由回流二极管FD201构成供电回路；触发电容ClOl:为与负载并联以稳定切换过程，可视需要选择其电容值或省略不用。图1、图2所述实例中，在不变电路原理下可作下列应用选择:(I)根据需要设计各元件的极性及串联关系以匹配电源与电路的极性关系；(2)根据需要选择可充电电池BlOl的正极为连接于电源正极而由可控硅SCRlOl的阴极K通往电源负端；或由可控硅SCRlOl的阳极A连接于电源正极而由可充电电池BlOl的负极通往电源负端。(3)根据需要将充电电路元件(负温度系数电阻元件NTC101)制作组合于充电器，或将充电电路元件与可充电电池制作组合成一体或其中部分电路元件设置于充电器，而其它部分设置于可充电电池，而以导电连接装置或接点或插头插座互相连接。综上所述，本发明的脉宽可调的铅酸电池开关式充电电路，以可充电电池所配置的负温度系数电阻元件NTClOl对蓄电瓶充电饱和与温升状态的感测为运作条件而构成的自动截止充电电路，以在电池充电饱和时能自动换为补充充电状态，并能限制电源电压变动对电容端压的干扰，而流经分压电阻R102的电流及流经分流稳压二极管ZDlOl (及选择性串设的发电二极管LED102)的电流作为对可充电电池的补充充电，以及进一步具有回流二极管以构成紧急自动供电电路功能，因而具有结构简单，成本低廉，可靠性高等积极优点。
权利要求
1.一种脉宽可调的铅酸电池开关式充电电路，其特征是:包括一个暂态保持电路，回流二极管，及供检测铅蓄电池温度的负温度系数电阻元件所构成，在电池充电饱和而可充电电池温度上升至设定值时，负温度系数电阻元件随温度上升降低电阻值，操控电路自动截止及转换为小电流充电；并在电池降温负温度系数电阻元件电阻值回升时，或在设定电源电压变动范围内维持小电流充电状态，而当取下铅蓄电池或切断电源时还原。
2.根据权利要求1所述脉宽可调的铅酸电池开关式充电电路，其特征是:还包括一个交流变压器(TlOO)，交流限流阻抗(Z100)串联于交流电源与整流器(BR100)之间、直流限流阻抗(Z100)串联于直流电源与负载侧，可充电电池(BlOl)由饱和时具温度上升特性的可充电电池，阻隔二极管CR102及与可控硅(SCRlOl)呈顺向串联，限流电阻(RlOl)与发光二极管(LEDlOl)并联再串联过载保护元件(FlOl)后与可控硅(SCRlOl)阳极(A)与阴极(K)及可充电电池(BlOl)顺向串联后通往充电电源负极，分压电阻(R102)与触发电容(ClOl)相串联，分压电阻(R102) —端连接与可充电电源正极，触发电容(ClOl)接脚另一端则与光耦合器(PClOl)的晶体侧串联再通往可控硅(SCRlOl)的触发闸极(G)，可控硅(SCRlOl)的阳极通往充电电源正极，光耦合器(PClOl)输出端与触发电容(ClOl)串接点及与阴极(K)之间增设并联分流电阻(R100)，光耦合器(PClOl)由发光二极管构成输入侧，发光二极管相对的光感应晶体构成输出侧，其输入侧供接受耦合于可充电电池的负温度系数电阻的操控；其输出侧供与可控硅(SCRlOl)之间闸极串联；负温度系数电阻(NTClOl)与可充电电池(BlOl)作温度耦合，显示用发光二极管(LED102)及与(LED102)串联的稳压二极管(ZDlOl)呈并联跨接于分压电阻(R102)与电容(ClOl)的连接点以及充电电源负极之间，放电二极管(CRlOl)并联于可控硅(SCRlOl)的阴极(K)及闸极(G)间，其极性为于可充电电池(BlOl)取下时能使电容(ClOl)经傍路分流电阻(R103)及上述二极管(CRlOl)构成电路，稳压电源由阻隔二极管(CR102)与充电电源输出端呈顺向串接，并由其串接点及充电电源的另一端，供并联由主动电阻(RllO)与稳压二极管(ZDllO)串联而成的稳压电源；稳压二极管(VZllO)的两端为稳压电源输出端，由限流电阻(R112)与光耦合器(PClOl)的输入端串联，再与负温度系数电阻元件并联后共同串联分压电阻(Rlll)，再并联于稳压电源。`
3.根据权利要求1或2所述脉宽可调的铅酸电池开关式充电电路，其特征是:还可以加设回流二极管(FD201)，为呈逆向并联于可充电电池(BlOl)正端与直流电源(C200)正端之间；负载并联于可充电电池(BlOl)负端与电源正端，正常时由电源电能驱动负载，电流中断时改由回流二极管(FD201)构成供电回路，触发电容(ClOl)与负载并联以稳定切换过程。
4.根据权利要求1所述脉宽可调的铅酸电池开关式充电电路，其特征是:电路中各元件的极性以串联方式匹配电源与电路的极性关系。
5.根据权利要求1所述脉宽可调的铅酸电池开关式充电电路，其特征是:可依需要选择可充电电池(BlOl)的正极连接电源正极而由可控硅(SCRlOl)的阴极(K)通往电源负极；或由可控硅(SCRlOl)的阳极(A)连接电源正极而由可充电电池(BlOl)的负极通往电源负端。
6.根据权利要求1所述脉宽可调的铅酸电池开关式充电电路，其特征是:负温度系数电阻可以制作组合于充电器，或将全部或部分充电电路元件与可充电电池制作组合成一体，而以导线用插头和插座互相连接。·
全文摘要
本发明公开了一种脉宽可调的铅酸电池开关式充电电路，由适用于宽电压范围的暂态保持电路，及供检测可充电电池温度的负温度系数电阻元件所构成，在电池充电饱和而可充电电池温度上升至设定值时，负温度系数电阻元件随温度上升降低电阻值，进而操控电路自动截止及转换为小电流保持充电，并在可充电电池降温，负温度系数电阻阻值回升时，或在设定电源电压变动范围内维持小电流保持充电状态，而于取下可充电电池或切断电源时产生还原功能。此电路并可适用于设有回流二极管以构成紧急自动供电功能，因此具有温度自动控制电路构造简单，成本低廉，可靠性较高优点。
文档编号H02J7/00GK103107566SQ20111036168
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者黄宏伟 申请人:上海位特电子电器有限公司