一種電容降壓可調式智能蓄電池充電器的製作方法
2023-10-27 23:27:28 3
本發明涉及蓄電池充電技術領域，具體是一種電容降壓可調式智能蓄電池充電器。
背景技術：
蓄電池以其優良的電性能、易維護等優點，成為機動車和電動自行車重要的啟動電源，並且廣泛應用於郵政、醫療、軍事及應急電源等許多領域。但是，在蓄電池充電技術上，我國與國外先進水平還存在有較大差距。目前國內主要採用的多是傳統的變壓器降壓整流型充電器或是可控矽整流型充電器。前者體積龐大，笨重，不便移動，且充電電流不穩定，受電網電壓影響大。後者耗電量大，造成電能的巨大浪費，且安全性較差。一般的蓄電池自動充電器雖然具有大電流和涓流充電自動轉換，但在涓電流充電時電流不可調。
技術實現要素：
針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種電容降壓可調式智能蓄電池充電器，該充電器體積小巧、重量輕、能隨著蓄電池兩端電壓的升高而自動調整其充電電流，能夠有助於延長蓄電池的使用壽命。
為了實現上述目的，本發明提供一種電容降壓可調式智能蓄電池充電器，包括電容降壓電路、電流調節電路和自動關機保護電路；所述的電容降壓電路由電源開關SA，熔斷器FU，電阻R1、R2、R3、R4、R5，電容C1、C2、C3、C4、C5，按鈕SB1、SB2、SB3、SB4，整流橋堆UR，穩壓管D1，發光二極體LED1組成；所述的電流調節電路由電阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13，電位器RP1，穩壓管D2、D3、D4，三極體Q1、Q2、Q3，比較放大器IC1、IC2、IC3、發光二極體LED2和蓄電池組E組成；所述的自動關機保護電路由光耦IC4，三極體Q4，穩壓管D5，電阻R14，繼電器K1及其常閉開關K1-1組成；
電阻R1和電容C1並聯後與按鈕SB1串聯形成第一電路，電阻R2和電容C2並聯後與按鈕SB2串聯形成第二電路，電阻R3和電容C3並聯後與按鈕SB3串聯形成第三電路，電阻R4和電容C4並聯後與按鈕SB4串聯形成第四電路，第一電路、第二電路和第三電路交聯在第四電路的兩端，交流電壓的一個輸出端依次經過電源開關SA和熔斷器FU與第四電路的一端連接，交流電壓的另一個輸出端和第四電路的另一端分別與整流橋堆UR的兩個交流輸入端連接，整流橋堆UR的兩直流輸出端與電容C5和穩壓二極體D1的並聯電路的兩端連接，電容C5的負極接地，電容C5的正極經電阻R5與電容C5的負極連接；
電器K1的常閉開關K1-1的一端與電容C5的正極連接，另一端分別與三極體Q1、Q2和Q3的集電極連接，比較放大器IC1、IC2、IC3的2腳均與三極體Q3的集電極連接，比較放大器IC1的2腳還依次通過穩壓二極體D2和電阻R6接地，比較放大器IC2的2腳還依次通過穩壓二極體D3和電阻R8接地，比較放大器IC3的2腳還依次通過穩壓二極體D4和電阻R10接地，比較放大器IC1、IC2、IC3的6腳分別與三極體Q1、Q2和Q3的基極連接，三極體Q1、Q2和Q3的發射集分別經電阻R7、R9和R11與蓄電池級E的正極連接，蓄電池組E的正極分別兩路，一路經電阻R13與蓄電池組E的負極連接，另一路依次經過電位器RP1和電阻R12與蓄電池組E的負極連接，比較放大器IC1、IC2、IC3的3腳均連接在電位器RP1和電阻R12之間；
所述光電耦合器的1腳和4腳連接後與三極體Q1的集電極連接，光電耦合器的2腳與三極體Q4的集電極連接，三極體Q4的發射集依次通過穩壓二極體D5和電阻R14接地，光電耦合器的3腳通過繼電器K1接地，三極體Q4的基極連接在電位器RP1和電阻R12之間。
本發明改變了降壓方式，不採用變壓器進行降壓，因而可以有效減小充電器的體積，並能減輕充電器的重量，同時，還能節省製造成本。該充電器能夠隨著蓄電池兩端電壓的升高而自動調整其充電電流，當蓄電池兩端電壓過高時，能夠切斷供電電源，實現自動關機保護，從而可以有效地延長蓄電池的壽命。
進一步，在電阻R5和地之間還連接有發光二極體LED1。當開機後蓄電池未接入充電電路或是線路接觸不良，會產生200V左右的高壓，此時發光二極體LED1點亮報警。
進一步，電阻R13和蓄電池組E的負極之間還連接有發光二極體LED2。如果蓄電池的正負極接反時，此時發光二極體LED2點亮報警。
附圖說明
圖1是本發明的電路原理框圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
如圖1所示，一種電容降壓可調式智能蓄電池充電器，包括電容降壓電路、電流調節電路和自動關機保護電路；所述的電容降壓電路由電源開關SA，熔斷器FU，電阻R1、R2、R3、R4、R5，電容C1、C2、C3、C4、C5，按鈕SB1、SB2、SB3、SB4，整流橋堆UR，穩壓管D1，發光二極體LED1組成；所述的電流調節電路由電阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13，電位器RP1，穩壓管D2、D3、D4，三極體Q1、Q2、Q3，比較放大器IC1、IC2、IC3、發光二極體LED2和蓄電池組E組成；所述的自動關機保護電路由光耦IC4，三極體Q4，穩壓管D5，電阻R14，繼電器K1及其常閉開關K1-1組成；
電阻R1和電容C1並聯後與按鈕SB1串聯形成第一電路，電阻R2和電容C2並聯後與按鈕SB2串聯形成第二電路，電阻R3和電容C3並聯後與按鈕SB3串聯形成第三電路，電阻R4和電容C4並聯後與按鈕SB4串聯形成第四電路，第一電路、第二電路和第三電路交聯在第四電路的兩端，交流電壓的一個輸出端依次經過電源開關SA和熔斷器FU與第四電路的一端連接，交流電壓的另一個輸出端和第四電路的另一端分別與整流橋堆UR的兩個交流輸入端連接，整流橋堆UR的兩直流輸出端與電容C5和穩壓二極體D1的並聯電路的兩端連接，電容C5的負極接地，電容C5的正極經電阻R5與電容C5的負極連接；
電器K1的常閉開關K1-1的一端與電容C5的正極連接，另一端分別與三極體Q1、Q2和Q3的集電極連接，比較放大器IC1、IC2、IC3的2腳均與三極體Q3的集電極連接，比較放大器IC1的2腳還依次通過穩壓二極體D2和電阻R6接地，比較放大器IC2的2腳還依次通過穩壓二極體D3和電阻R8接地，比較放大器IC3的2腳還依次通過穩壓二極體D4和電阻R10接地，比較放大器IC1、IC2、IC3的6腳分別與三極體Q1、Q2和Q3的基極連接，三極體Q1、Q2和Q3的發射集分別經電阻R7、R9和R11與蓄電池級E的正極連接，蓄電池組E的正極分別兩路，一路經電阻R13與蓄電池組E的負極連接，另一路依次經過電位器RP1和電阻R12與蓄電池組E的負極連接，比較放大器IC1、IC2、IC3的3腳均連接在電位器RP1和電阻R12之間；
所述光電耦合器的1腳和4腳連接後與三極體Q1的集電極連接，光電耦合器的2腳與三極體Q4的集電極連接，三極體Q4的發射集依次通過穩壓二極體D5和電阻R14接地，光電耦合器的3腳通過繼電器K1接地，三極體Q4的基極連接在電位器RP1和電阻R12之間。
本發明改變了降壓方式，不採用變壓器進行降壓，因而可以有效減小充電器的體積，並能減輕充電器的重量，同時，還能節省製造成本。該充電器能夠隨著蓄電池兩端電壓的升高而自動調整其充電電流，當蓄電池兩端電壓過高時，能夠切斷供電電源，實現自動關機保護，從而可以有效地延長蓄電池的壽命。
在電阻R5和地之間還連接有發光二極體LED1。
電阻R13和蓄電池組E的負極之間還連接有發光二極體LED2。
工作原理：220V市電經電源開關SA、熔斷器FU、四組按鈕開關SB1-SB4、四組電容C1-C4降壓後，加到整流橋堆UR進行橋式整流。傳統的降壓方式一般通過使用變壓器來完成，但是變壓器體積較大，成本也較高。本發明採用電容降壓的方式，就可以解決降壓的問題，不僅簡化電路，還節約成本。以電容C1為例，如果將電容C1後面的電路都看作負載的話，那麼相當於電容C1和一個電阻R1串聯在市電通路裡，電容和電阻在交流下都是有阻抗的，因而能進行串聯分壓，這樣，到負載上的電壓就變小了。電容C1起到了限流的作用，它決定了電路中的最大電流，當負載一定的情況下，電容C1也就決定了負載上可以得到的電壓，最終起到了降壓的作用。電阻R1是電源關閉後電容C1的電荷洩放電阻。穩壓二極體D1是為了在市電的整個周期給電容C1提供充放電通路。因為要保證電容C1在整個交流電周期內都是工作的。
圖1中如果負載短路，220V交流電全部加在電容C1上，電路中的電流等於電容C1的充放電電流。
此外，通過四組按鈕開關SB1-SB4切換電路中的四組電容C1-C4，得到不同的充電電流，且電流穩定，只要供電220V電源頻率不變，其電流在電源電壓降到180V時仍能保持恆定。合理選擇電容C1-C4，通過按鈕開關SB1-SB4的不同組合可得到1A-15A的充電電流，可滿足現有蓄電池的充電要求。
當開機後蓄電池未接入充電電路或是線路接觸不良，兩線柱會產生200V左右的高壓，此時發光二極體LED1點亮報警。如果蓄電池的正負極接反時，此時發光二極體LED2點亮報警。
比較放大器輸出電壓供給三級管的基極，當三極體基極電壓大於穩壓管反向擊穿電壓時，該三極體導通，電源經該三極體的ce結和限流電阻給蓄電池充電。在圖1中，穩壓二極體D2、D3、D4中的反向擊穿電壓依次增大，因此在蓄電池電壓逐漸上升的過程中，穩壓二極體D2、D3、D4先後被擊穿，電路自動將各限流電阻順次接入充電電路，即隨著蓄電池電壓逐漸升高而逐次降低蓄電池的充電電流。本發明設置了三個檔位，也可以根據自己的需要設置更多的檔位。
當蓄電池充滿電後，12V蓄電池兩端的電壓上升到15V時，蓄電池的採樣電壓加至三極體Q4的基極電壓，如果大於穩壓二極體D5的2.8V時，三極體Q4導通，光電耦合器IC4的3腳和4腳導通，繼電器K1接通，其常閉開關K1-1斷開，切斷供電電源，實現自動關機保護。