三階段充電電壓調節器的製作方法
2023-10-04 02:34:09 2
專利名稱：三階段充電電壓調節器的製作方法
技術領域：
本發明涉及到一種控制蓄電池充電狀態的三階段充電電壓調節器。
背景技術：
圖2是顯示現有技術的充電電壓調節器的等效電原理圖。現有技術的充電電壓調節器包括一個由可變電阻3以及可以看作是可變電阻3兩端延伸的電阻2和4以及由兩隻穩壓二極體組成的電壓比較器15組成的蓄電池電壓檢測電路。電阻2的一端與電路的正極連接，電阻4的一端與電路的負極連接，可變電阻3串聯在電阻2和4之間。控制功率輸出管10開關與否的三極體8的基極與可變電阻3的活動觸點之間串聯有電壓比較器15，功率輸出管10的集電極接電路的正極，發射極通過發電機的勵磁線圈11接電路的負極。三極體8的發射極接電路的負極，三極體8的集電極與功率輸出管10的基極共同與電阻9相連，電阻9的另一端接電路的正極。充電電壓調節器的正負極與蓄電池1的正負極並連。蓄電池1的正負極與發電機的正負電源輸出端並連。
圖4顯示了現有技術的充電電壓調節器的電特性。V是蓄電池電壓，VA是第一設定電壓，VF是第二設定電壓，VB是充電電壓調節器的控制電壓，h是充電時間。
下面結合圖4說明圖2所示電路的工作過程。開始工作時，由於蓄電池1的電壓V低於充電電壓調節器的控制電壓VB，可變電阻3和電阻2及4檢測到的電壓達不到電壓比較器15的擊穿電壓，電晶體8處於截止狀態。此時，電阻9給功率輸出管10提供基極正偏壓，功率輸出管10導通。與功率輸出管10發射極相連的發電機的勵磁線圈11得到電流，產生磁場，發電機發電，開始給蓄電池1充電。隨著充電時間h的增加，蓄電池1的電壓V逐漸升高。當蓄電池電壓達到第一設定電壓VA時，與充電電壓調節器的控制電壓VB相等，可變電阻3和電阻2及4檢測到電壓與電壓比較器15的擊穿電壓值相等，電壓比較器15導通。與之相連的電晶體8得到基極正偏壓，電晶體8導通。功率輸出管10的基極通過電晶體8的集電極發射極與負電位相通，功率輸出管10截止。發電機勵磁線圈11斷電，發電機無電流輸出，蓄電池1得不到充電電流，於是蓄電池1的電壓逐漸下降。當蓄電池1的電壓低於充電電壓調節器的控制電壓VB時，可變電阻3和電阻2及4檢測到的電壓低於電壓比較器15的擊穿電壓，電壓比較器15截止，停止向電晶體8提供基極正偏壓，於是，電晶體8截止，功率輸出管10又導通，電路又開始重複上述的工作過程。這樣往復循環，使蓄電池電壓穩定在這一設定電壓VA上。
圖3顯示了蓄電池充電的物理特性；當蓄電池充電時，隨著時間的增加，當達到第一設定電壓VA時，也就是水平坐標的A段，為了消除極化反應和均衡電壓，應停止一定時間充電，即水平坐標的B段。待蓄電池電壓降到第二設定電壓時，即水平坐標的C段。為避免過充電，就應當轉換成為第二設定電壓VF，直到充電完成。
由於具有上述結構的現有技術的充電電壓調節器只能將控制電壓值VB設定在第一設定值VA上。存在著蓄電池充電控制電壓VB如果設定的過高，蓄電池則易過充電，造成極板活性物質脫落，使蓄電池早期報廢。如果設定的過低，長期充電不足，極板硫化，也使蓄電池提前報廢。因此，就有著充電電壓調節器的控制電壓VB在蓄電池被充至A段第一設定電壓VA時，不能轉成Vb到B段進行去極化和均衡電壓後再轉換為在C段以第二設定電壓VF充電直到結束的問題。
發明內容
為了解決上述提到的問題，根據本發明的三階段充電電壓調節器使用的結構中通過檢測蓄電池電壓的改變來改變檢測電路中的預設電壓值，而達到控制三階段充電電壓調節器的控制電壓VB在蓄電池被充電充到A段的第一設定電壓VA時轉為Vb，在B段進行去極化和均衡電壓後再轉換成為C段，並以第二設定電壓VF充電直到結束的目的。
為了實現上述目的，本發明所提供的三階段充電電壓調節器，包括；一個開關元件一個電壓比較器一個連接在正負電源之間的控制電壓設定電路，同時，也是第一電壓設定電路，同時還是一個用於檢測蓄電池電壓的電壓檢測電路，一端接電源正極，一端接電源負極，其電壓輸出端與電壓比較器的一端相連，電壓比較器的另一端與橋式開關電路中的第一電晶體的基極相連接，以及電路中由具備狀態可鎖定的可調電阻串連，並且，控制極接第三電晶體的集電極，以及電路中的電阻與可變電阻串連，並且開關元件與其中的一個電阻並連，以及電阻與可變電阻與穩壓二極體串連，並且開關元件與其中的穩壓二極體並連，以及開關元件與電壓比較器其中的一個穩壓二極體並連。
本發明三階段充電電壓調節器還包括一個功率輸出管；一個橋式開關電路；該電路由一個具有NPN結構的第一電晶體的基極與電壓檢測電路中的電壓比較器的一端相連，發射極與具有NPN結構的第二電晶體的基極及一個電阻相連接，並通過這個電阻接負電源。第二電晶體的發射極接負電源，集電極接一個NPN結構的第四電晶體也是功率輸出管的基極與第二電晶體的集電極負載電阻，並通過這個負載電阻接電源正極，第四電晶體的集電極接正電源，發射極通過發電機的勵磁線圈接負電源。第一電晶體的集電極通過負載電阻接正電源。並且，第一電晶體的極電極接一個具有PNP結構的第三電晶體的基極，第三電晶體的發射極接正電源，集電極通過負載電阻接負電源。並且，第三電晶體的集電極接開關元件的控制極。
本發明的三階段充電電壓調節器還包括第二電壓設定電路，用於控制充電電壓為一個限定的電壓或者低於第一電壓設定電路的電壓；以及開關元件，用於當由電壓檢測器檢測到的蓄電池電壓為一個特定的電壓時，從第一電壓設定電路轉換到第二電壓設定電路。並且，第一電壓設定電路相當於因為開關元件的導通改變了與其所並連的元件的參數所產生的第二電壓設定電路。
此外，開關元件包括一對觸點。
此外，開關元件包括一隻電晶體。
此外，開關元件包括一隻可控矽。並且，開關元件的控制極與橋式開關電路中的第三電晶體的集電極相連接。
在附圖中圖1是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的一個結構例的等效電路原理圖；圖2是顯示現有技術的充電電壓調節器的等效電路原理圖；圖3是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的充電特性圖；圖4是顯示現有技術的充電電壓調節器的充電特性圖；圖5是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的一個結構例的等效電路原理圖；圖6是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的一個結構例的等效電路原理圖；圖7是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的一個結構例的等效電路原理圖；圖8是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的一個結構例的等效電路原理圖；圖9是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的一個結構例的等效電路原理圖；圖10是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的一個結構例的等效電路原理圖；圖11是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的一個結構例的等效電路原理圖；圖12是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的一個結構例的等效電路原理圖；具體實施方式
下面將參照
本發明的實施例。圖1是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的一個結構例的等效電原理圖。圖3是顯示根據本發明的三階段充電電壓調節器的電特性圖。此處忽略與在圖2中相同部分的相關描述。可變電阻20和40代替電阻2和4串連在圖2所示的現有技術的充電電壓調節器的可調電阻3的兩端，並受橋式開關電路中電晶體14的集電極控制。電壓檢測電路檢測出蓄電池1的電壓達到圖3中的A段即第一設定電壓值VA時，輸出一個控制橋式開關電路中電晶體25導通的電壓信號，電晶體25導通。連接在電晶體25的集電極和發射極上的電晶體8與電晶體14也同時導通。由於電晶體8的導通使電晶體10的基極接負電位，電晶體10截止，發電機勵磁線圈得不到電流，發電機停止發電。蓄電池得不到充電電流，充電停止。蓄電池進行消除極化反應和均衡電壓，即圖3中水平坐標的B段。同時，由於電晶體14的導通，控制極與電晶體14的集電極相連的可變電阻20與40得到控制信號，電阻值改變，於是，控制電壓VB相應改變，由VB轉換成Vb，並鎖定在這個狀態。由於三階段充電電壓調節器的控制電壓設定電路同時也是蓄電池充電狀態的電壓設定電路。於是蓄電池的充電狀態也相應的由第一設定電壓VA轉換成第二設定電壓VF，並鎖定在這個狀態。等到蓄電池電壓降低到一定程度，電壓檢測器檢測到的電壓低於三階段充電電壓調節器的控制電壓Vb時，由於電壓低於電壓比較器15的導通電壓，電壓比較器15截止，與電壓比較器15一端相連接的橋式開關電路中的電晶體25也截止，連接在電晶體25集電極和發射極上的電晶體8與電晶體14也同時截止。由於電晶體8的截止使電晶體10的基極重新建立基極正偏壓，電晶體10導通，與其發射極相連接的發電機的勵磁線圈11得到電流，發電機發電，蓄電池1得到充電電流，電壓逐漸上升。當蓄電池1的電壓達到第二設定電壓VF時，與三階段充電電壓調節器的控制電壓Vb相等，電壓比較器15導通，與電壓比較器15的一端相連接的橋式開關電路中的電晶體25也導通。連接在電晶體25集電極和發射極上的電晶體8和14也同時導通。此時，可調電阻20與40已處於鎖定狀態，不再受電晶體14的同步控制。由於電晶體8的導通使電晶體10的基極接負電位，電晶體10截止，與其發射極相連接的發電機的勵磁線圈11失去電流，發電機停止發電，充電停止。這樣往復循環，使蓄電池電壓穩定在第二設定電壓VF上，直到充電完成。
圖5顯示了圖1所示的結構例的一個實施例。下面將會描述如圖5所示的實施例。
此處忽略與圖1和圖2相同部分的相關描述。開關元件18與電阻2的兩端並連。當蓄電池電壓被充到A段即第一設定電壓VA時，橋式開關電路中的電晶體25導通。連接在電晶體25的集電極和發射極上的電晶體8和電晶體14也同時導通，控制極與電晶體14的集電極相連的開關元件18也同時導通。由於開關元件18的導通改變了與其並連的電阻2的電阻值，電阻2兩端的電壓也隨之改變，控制電壓也相應由VB轉換成Vb，並且開關元件18就鎖定在這個狀態。由於三階段充電電壓調節器的控制電壓設定電路，同時也是蓄電池充電狀態的設定電路。因此，蓄電池的充電狀態也相應由第一設定電壓VA狀態轉換成第二設定電壓VF狀態，並鎖定在這個狀態。
圖6顯示了圖1所表示的結構例的一個實施例。圖6與圖5的不同之處是一個可控矽17替代了圖5中的開關元件18，它與電阻2並連。當可控矽17導通後產生的結果和上面描述的相同，這裡不再重複描述。
在圖5所示的實施例中，電阻2可以如圖7和圖8所示那樣被穩壓二極體19所替代，並與開關元件相併連。開關元件導通後產生的結果和圖5所描述的結果相同。
圖9顯示了圖1所示結構例的一個實施例。在圖9的實施例中，開關元件18與電壓比較器15中的一個穩壓二極體相併連。開關元件18導通後，將會改變電壓比較器15的工作電壓值，產生的結果與圖5描述的結果相同。
在圖9顯示的實施例中，開關元件18可以如圖10所示的那樣被可控矽17所替代，可控矽17導通時產生的結果和圖9中開關元件18導通時所產生的結果相同。
圖11顯示了根據本發明的三階段充電電壓調節器的另一結構例的實施例。下面將會描述如圖11所示的實施例。此處忽略與圖1和圖2相同部分的相關描述。在圖11中開關元件18由一隻PNP電晶體28來替代。電晶體28的集電極和發射極與電阻4的兩端並連，基極接電阻16，並通過電阻16接負電源，同時基極與電晶體14的集電極相連。它是這樣工作的；電路一開始工作時，電晶體28的基極通過電阻16接負電源，獲得負偏壓，電晶體28導通。它的導通使與之並連的電阻4的電阻值適合於三階段充電電壓調節器的控制電壓VB。在蓄電池的電壓被充到A段的第一設定電壓VA時，電壓檢測電路輸出一個使橋式開關電路中電晶體25導通的電壓，電晶體14也同時導通，連接在電晶體14集電極上的電晶體28的基極得到正偏壓，電晶體28截止，與之並連的電阻4的阻值因此改變。於是，控制電壓也相應改變，由VB轉變成Vb。由於三階段充電電壓調節器的控制電壓設定電路同時也是蓄電池充電狀態的電壓設定電路。於是，蓄電池的充電狀態也相應的由第一設定電壓VA轉換成第二設定電壓VF，並鎖定在這個狀態，直到充電完成。
在圖11所示的實施例中，電阻4可以如圖12所示那樣被穩壓二極體19所替代，並與作為開關元件的電晶體28的集電極和發射極相併連。電晶體28截止時所產生的結果和圖11描述的結果相同。
根據本發明的三階段充電電壓調節器，使用通過檢測蓄電池電壓的改變來改變檢測電路中的預設電壓值，而達到控制蓄電池電壓被充至A段的第一設定電壓VA時，轉為B段進行去極化和電壓均衡後再轉到C段，並以第二設定電壓VF充電直到結束。從而解決了蓄電池不能充足電或者過充電而導至蓄電池早期報廢的問題。
權利要求
1.一種三階段充電電壓調節器，包括；一個連接在正負電源之間的控制電壓設定電路，其電壓輸出端與電壓比較器的一端相連，電壓比較器的另一端與橋式開關電路中的第一電晶體的基極相連接，以及控制電壓設定電路中由具備狀態可鎖定的可調電阻串連，並且，控制極接第三電晶體的集電極，以及電路中的電阻與可變電阻串連，開關元件與其中的一個電阻並連，以及電阻與可變電阻與穩壓二極體串連，開關元件與其中的穩壓二極體並連，以及電壓比較器由穩壓二極體串連，開關元件與電壓比較器其中的一個穩壓二極體並連；一個橋式開關電路；該電路由一個具有NPN結構的第一電晶體的基極與電壓檢測電路中的電壓比較器的一端相連，發射極與具有NPN結構的第二電晶體的基極及一個電阻相連接，並通過這個電阻接負電源，第二電晶體的發射極接負電源，集電極接一個NPN結構的第四電晶體也是功率輸出管的基極與第二電晶體的集電極負載電阻，並通過這個負載電阻接電源正極，第四電晶體的集電極接正電源，發射極通過發電機的勵磁線圈接負電源，第一電晶體的集電極通過負載電阻接正電源，並且，第一電晶體的極電極接一個具有PNP結構的第三電晶體的基極，第三電晶體的發射極接正電源，集電極通過負載電阻接負電源，並且，第三電晶體的集電極接開關元件的控制極，其特徵在於；第一電晶體導通時，連接在第一電晶體集電極和發射極上的PNP和NPN兩種不同結構的兩隻電晶體也同時導通。
2.根據權利要求1所述的三階段充電電壓調節器，其特徵在於；所述的控制電壓設定電路也是第一電壓設定電路，同時還是檢測蓄電池電壓的電壓檢測電路。
3.根據權利要求1所述的三階段充電電壓調節器，還包括一個第二電壓設定電路，其特徵在於；第一電壓設定電路相當於因開關元件的導通而改變了與其所並連的元件的參數所產生的第二電壓設定電路。
4.根據權利要求3所述的第二電壓設定電路，其特徵在於；用於控制充電電壓為一個限定的電壓或者低於第一電壓設定電路的電壓。
5.根據權利要求1所述的開關元件，其特徵在於；用於當由電壓檢測器檢測到的蓄電池電壓為一個特定的電壓時，從第一電壓設定電路轉換到第二電壓設定電路。
6.根據權利要求1所述的開關元件，其特徵在於；開關元件的導通受來自電壓檢測電路的檢測電壓控制。
7.根據權利要求1所述的三階段充電電壓調節器，其特徵在於開關元件與電壓檢測電路中的一個元件並連。
8.根據權利要求1所述的開關元件，其特徵在於；開關元件包括一對觸點。
9.根據權利要求1所述的開關元件，其特徵在於；開關元件包括一隻電晶體。
10.根據權利要求1所述的開關元件，其特徵在於；開關元件包括一隻可控矽。
全文摘要
本發明提供了一種三階段充電電壓調節器。該三階段充電電壓調節器通過檢測蓄電池電壓的改變來改變檢測電路中的預設電壓值。從而達到控制蓄電池電壓被充電充到A段第一設定VA時，轉為B段，進行去極化和電壓均衡後再轉到C段，並以第二設定電壓VF充電直到結束。解決了蓄電池充電電壓設定的低不能充足電和設定的高容易過充電，使蓄電池早期報廢的問題。
文檔編號H02J7/04GK1841879SQ20061004214
公開日2006年10月4日 申請日期2006年1月11日 優先權日2006年1月11日
發明者黃承昂 申請人:黃承昂