专利名称：多功能充电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能充电机。
作为给电池充电的装置，现在广泛使用的有两种结构一是磁放大式，二是可控硅式。可控硅式充电装置包括由可控硅件组成的全控桥式整流电路作充电主回路及主充与浮充两个控制回路。这种充电装置的缺点是主、浮充电控制板不能通用，这既不便于维修、也不能相互代换使用；主充机工作在稳压状态时，稳压精度较差，有时造成电池过充电；开机充电时冲击较大，对控制母线有较大影响。机器本身在充电时不具有定时功能。
本实用新型目的在于提供一种主充机与浮充机使用同一套控制板、一机具有多种可选择的充电功能的新型充电机。
本实用新型的设计思想是这样的控制回路由以运算放大器为核心组成的逻辑电路及移相触发器构成，逻辑电路中设置双环反馈控制电路，内环为电压环，外环为电流环，电流环的输出经电阻分压为电压环提供参考信号。当反馈的充电电流小于设定参考信号值时，电流环不起作用，此时只有电压环起作用，机器工作在稳压状态；当反馈电流超过设定值时，电流环起作用，控制电压环，使机器充电电压降低，此时机器工作在限流状态。通过逻辑关系，改变电流环的设定电流值与电压环的设定电压值即可达到使机器分别工作在浮充(稳压)、恒流充电、快速充电、均衡充电的状态下之目的。
本实用新型的实现方案如下与现有技术一样，它也包括三相全控桥式整流电路实现的充电主回路及控制回路，控制回路中的逻辑电路输出信号提供给其移相触发器的输入端、移相触发器的多路输出分别控制着主回路中整流桥的各可控硅件，特征在于逻辑电路包括实现电流反馈环的比较器1N1、实现电压反馈环的差动放大器1N2以及可分别控制它们的设定参考信号值及反馈信号值采样比的恒流、均衡、快充充电诸功能的启动开关支路，(1)比较器1N1通过电位器1W1取电源分压信号作正端输入，通过1R3取充电电流反馈信号1作负端输入，(2)差动放大器1N2的正端通过1R12取充电电压反馈信号V作输入、负端通过电位器1W3取1N1的输出电压信号作输入，其输出端与移相触发器输入控制端相接，(3)电位器1W2与一常开开关电路串接而与为比较器1N1提供参考电压信号的电源分压器上端电阻1R2相并联，恒流、均衡、二功能启动端QC、JC都通过一个反相器与所述开关电路触发端相接，(4)电位器2W1串接着开关电路2V12而与为差动放大器1N2提供输入电压信号的1R12相并联，恒流功能启动端QC直接与2V12触发端相接，电位器2W2串接着开关电路2V13电与1R12相并联，均衡、快充二功能启动端JC、KC部直接与2V13触发端相接。
在上述基本方案基础上，还可采用以下各方式实现本实用新型让控制回路具有自动充电控制电路自动充电功能启动端ZD与一单稳态触发器触发端相接、该触发器输出端作为与非门的一个输入端，差动放大器3N1的正、负端输入信号分别取自1N1对应端的相同输入信号、输出端与比较器3N2正输入端相接，3N2负端取由5W1、5W2二电位器设定参考电信号作为输入、其输出端作为上述与非门的另一个输入端，与非门的输出端通过一个开关电路而与均衡充电功能启动端JC相接，该开关电路控制端与自动充电功能启动端ZD相接。
让控制回路具有定时充电控制电路、定时恒流、定时均衡充电二功能启动端DQC、DJC一方面分别与定时器SK1输入端相接，另一方面也分别同与恒流充电启动端QC相接、与均衡充电启动端JC相接的两个开关电路控制端相接，定时器SK1的输出端通过一个反相器分别与上述两个开关电路相串接。
增设一纹波检测电路放大器1N3取充电电压反馈信号V作为其输入，比较器1N4负端以1N3的输出信号为输入、正端以电位器4W2设定参考信号信号为输入，1N4的输出信号控制继电器K1的吸合或释放。
增设一充电电压、电流跟踪检测电路比较器2N2、2N3的正、负输入端分别取1N1、1N2对应端的输入信号作为输入信号，2N2、2N3的输出端接同一与非门，该与非门输出信号控制继电器K1的吸合或释放。
本实用新型的优点是1、使主充机与浮充机共用同一块控制板，这样便于维修和相互代换使用。
2、控制电路除具有浮充(稳压)、恒流、快充、均衡几项基本功能外，还可增加充电状态自动换转换功能及定时充电功能，这样便可解决防止过充电、减轻操作人员劳动量等问题。
图1为本实用新型工作原理框图。
图2为本实用新型实施例中充电主回路电原理图。
图3为本实用新型实施例中充电控制回路电原理总图。
图4--7是图3的分解图。
以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步详述如图1、2所示，本例中的充电主回路采用了三相全控桥式全波整流电路，构成整流桥的六个可控硅件SCR，其控制端与控制回路的移相触发器输出端相接，在控制回路输出信号的控制下，SCR改变着导通角以实现调整机器输出电压、电流之目的。电流以分流器采样I、电压以分压器采样V作为反馈信号提供给控制回路。
本实用新型的核心技术在于控制回路，本例中的控制回路包括电源、电流反馈控制环、电压反馈控制环、移相触发器、功能选择逻辑电路、充电状态自动转换控制电路、定时控制电路、充电电压、电流值跟踪检测电路、充电电压纹波检测电路几部分。下面参照附图3～7，对整个控制回路的工作原理予以说明1、在本例的电路中采用了多种集成电路移相触发器～TC787AE；运算放大器1N1-4～LM224；运算放大器2N1-3～LM339；运算放大器3N1-2～LM358；数字电路CD4011；数字电路CD4066；稳压电路LM7809、LM7815、LM7812。
2、稳压原理当集成电路4066中的A开关导通，1W2与1R2并联，调整1W2即可确定机器的最大输出电流(额定电流)。由于正常工作时，机器的输出电流小于额定电流，因此运放1N1的输出始终接近电源电压，相当于1W3的恒压源(1W3为稳压设定电位器)；当机器输出电压发生变化时，通过分压电阻降压送到运放1N2的正端，稳压设定电位器1W3把电压送到运放1N2的负端，两信号产生的偏差，通过运放1N2放大，使输出端的电平发生变化，控制移相触发电路，改变可控硅的导通角，最后使输出电压维持在设定值上。
3、稳流原理当机器的输出电流大于1W1(或1W2)的设定值时，运放1N1的输出端电位开始下降，从而导致1W3设定的电位也下降，最终导致运放1N2的输出电位升高，通过移相触发电路，使可控硅的导通角减小，这样输出电压将降低，输出电流也将减小，最后达到与设定的电流值相一致，反之亦然。
如果能随时改变机器的设定电压，机器的输出电压也将随时改变，电流也一样。功能控制电路，就是通过逻辑关系，改变机器的设定电压(反馈电压)和设定电流使机器工作在多种状态上。
4、各种充电功能启动的工作原理(1)恒流充电功能功能启动端Q C接+12V，2V1发光，2V10导通、非门B输出低电平，4066中的A开关断开、电位器1W2不起作用，恒流充电值由1W1确定，通过运放1N1和1N2保持电流稳定。为了使电压环不进入稳压状态，反馈电压的取样电阻1R12被2W1、2R9、2V12并联，由于此时2V12已经导通，因此，即使机器的输出电压很高，但在取样电阻1R12产生的电压也达不到1W3设定电压，这样1N2不会进入稳压状态，从而保证机器工作在恒流状态。
(2)均衡功能功能启端JC与+12V相连，2V2发光、2V9导通、非门4011/B输出低电平、电位器1W2不起作用、充电电流由1W1决定。2V11导通、三极管2V13导通、2W2起作用，均衡充电的电压值由2W2设定。当电池电压达到2W2设定的值时，运放1N2起作用，机器进入恒压状态，充电电流减小。
(3)快充功能功能启动端KC与+12V相连，2V3发光、二极管2V13导通快充电压值由2W2确定(快充的电压值和均衡电压值是相等的)由于2V10、2V11都不导通，非门4011/B输出高电平、1W2起作用，机器可以输出最大电流(额定电流)。此时机器以最大电流给电池快速充电，当电池电压达到2W2的设定值时机器进入稳压状态。
(4)自动功能功能启动端ZD与+12V相连，2V4发光，充电状态自动转换控制电路工作非门4011/A、4011/B组成的单稳电路在开始时输出低电平，这样使非门4011/C输出高电平，通过5R10、4066/B，此时相当于均衡充电。当充电电压达到设定值时，机器转入恒压充电，充电电流减小，自动控制电路中的运放3N1对充电设定电流和反馈电流进行比较，随着充电电流的减小，3N1的输出逐渐增大，当增大到3N2的正端大于负端时，3N2输出变为高电平，因这时非门4011/B已经变成高电平，所以非门4011/C输出变为低电平，5R10输出变低，功能控制不起作用，机器转到稳压状态(浮充状态)运行。
当因某些原因使电池容量下降时，电池电压也将下降，此时充电电流将逐渐增大，导致运放3N1的输出电压逐渐减小，当3N2的正端小于负端的电压时，3N2输出为低电平，非门4011/C输出高电平，机器又进入均衡充电状态。机器由均充转入浮充的值由5W1设定，机器由浮充转入均充的值由5W2设定。
(5)定时恒流功能功能启动端DQC与+12V相连，2V3发光，4066/C导通、2V7导通、定时器SK1工作、6V1输出高电平，此状态相当于恒流功能。当定时器时间到时，6V1输出低电平，相当于功能控制不起作用，机器工作在稳压状态。
(6)定时均衡充电功能功能启动端DJC与+12V相连，2V6发光，2V8导通，定时器SK1工作。6V1输出高电平，此时4066/D导通，机器相当于工作在均衡状态，时间到后，机器转为稳压状态。
(7)纹波检测反馈电压信号经4C1隔直后，由1N3放大，然后送到运放1N4的负端，1N4的正端电压由4W2设定，当机器的输出纹波增大到一定值后，1N4输出低电平，4V2发光，4V4截止、继电器K1释放，发出故障信号。
(8)电流、电压跟踪检测电流检测由2N2完成，电压检测由2N3完成，当机器的输出电流和输出电压失控时，2N2和2N3同时输出高电平，非门4011/C输出低电平，4V1发光，4V4截止，继电器K1释放，发出故障信号。
(9)浮充(稳压)功能当电路图中所示的各功能启动端皆悬空时，则控制回路工作在浮充(稳压)状态下，此时其它逻辑电路皆不工作，只有1N2电压环在进行稳压工作。
权利要求1.多功能充电机，包括三相全控桥式整流电路实现的充电主回路及控制回路，控制回路中的逻辑电路输出信号提供给其移相触发器的输入端、移相触发器的多路输出分别控制着主回路中整流桥的各可控硅件，特征在于逻辑电路包括实现电流反馈环的比较器1N1、实现电压反馈环的差动放大器1N2以及可分别控制它们的设定参考信号值及反馈信号值采样比的恒流、均衡、快充充电诸功能的启动开关支路，(1)比较器1N1通过电位器1W1取电源分压信号作正端输入，通过1R3取充电电流反馈信号I作负端输入，(2)差动放大器1N2的正端通过1R12取充电电压反馈信号V作输入、负端通过电位器1W3取1N1的输出电压信号作输入，其输出端与移相触发器输入控制端相接，(3)电位器1W2与一常开开关电路串接而与为比较器1N1提供参考电压信号的电源分压器上端电阻1R2相并联，恒流、均衡、二功能启动端QC、JC部通过一个反相器与所述开关电路触发端相接，(4)电位器2W1串接着开关电路2V12而与为差动放大器1N2提供输入电压信号的1R12相并联，恒流功能启动端QC直接与2V12触发端相接，电位器2W2串接着开关电路2V13也与1R12相并联，均衡、快充二功能启动端JC、KC都直接与2V13触发端相接。
2.限据权利要求1所述的多功能充电机，其特征是控制回路具有自动充电控制电路自动充电功能启动端ZD与一单稳态触发器触发端相接、该触发器输出端作为与非门的一个输入端，差动放大器3N1的正、负端输入信号分别取自1N1对应端的相同输入信号、输出端与比较器3N2正输入端相接，3N2负端取由5W1、5W2二电位器设定参考电信号作为输入、其输出端作为上述与非门的另一个输入端，与非门的输出端通过一个开关电路而与均衡充电功能启动端JC相接，该开关电路控制端与自动充电功能启动端ZD相接。
3.限据权利要求1或2所述多功能充电机，其特征是控制回路具有定时充电控制电路定时恒流、定时均衡充电二功能启动端DQC、DJC一方面分别与定时器SK1输入端相接，另一方面也分别同与恒流充电启动端QC相接、与均衡充电启动端JC相接的两个开关电路控制端相接，定时器SK1的输出端通过一个反相器分别与上述两个开关电路相串接。
4.限据权利要求1或2所述的多功能充电机，其特征是具有纹波检测电路放大器1N3取充电电压反馈信号V作为其输入，比较器1N4负端以1N3的输出信号为输入、正端以电位器4W2设定参考信号信号为输入，1N4的输出信号控制继电器K1的吸合或释放。
5.根据权利要求1或2所述的多功能充电机，其特征是具有充电电压、电流跟踪检测电路比较器2N2、2N3的正、负输入端分别取1N1、1N2对应端的输入信号作为输入信号，2N2、2N3的输出端接同一与非门，该与非门输出信号控制继电器K1的吸合或释放。
专利摘要本实用新型系一种多功能充电机，特点是其控制回路中的逻辑电路包括电流反馈环、电压反馈环及可分别控制它们的设定参考信号值、反馈信号值采样比的恒流、均衡、快充充电功能的启动开关支路，电压反馈环取电流反馈环的输出电压作其参考电压，恒流、均衡启动端与可设定电流环参考信号的电位器1W
文档编号H02J7/10GK2255692SQ9523207
公开日1997年6月4日 申请日期1995年8月25日 优先权日1995年8月25日
发明者郭文彦, 丁方方, 张玉伟, 杨德安, 于龙洋, 王清 申请人:大连市旅顺电力电子设备有限公司