專利名稱：脈寬可調的鉛酸電池開關式充電電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鉛酸電池充電過程中的溫度自動控制電路，尤其涉及一種適合于寬電壓變動范圍的溫度自動檢測及自動控制的充電電路。
背景技術：
傳統的鉛酸電池充電溫度自動控制型電路，是由溫控開關為檢測元件，并由許多電子元件構成的電壓或電流控制裝置，對充電過程中的電池進行充電自動控制，并在可充電電池飽和而溫度升高時，借由溫控開關的檢測，使充電電路轉為對充電電池輸入較小的電流作保持型充電。但現有的鉛酸電池溫度自動充電控制電路零件繁多，構造復雜，成本較高以及可靠性較差。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是:提供一種適合于鉛酸電池寬電壓充電及溫度自動控制的電路，該充電電路適用于鉛酸電池寬電壓充電及溫度的自動控制，其溫度自動控制電路構造簡單，成本低廉，可靠性較高。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:本發明脈寬可調的鉛酸電池開關式充電電路，由適用寬電壓范圍的暫態保持電路，及供檢測可充電電池溫度的負溫度系數電阻元件為運作條件所構成，在電池充電飽和而可充電電池溫度上升至設定值時，負溫度系數電阻元件溫度上升降低電阻值，進而操控電路自動截止及轉換為小電流保持充電，并在可充電電池降溫，負溫度系數電阻元件電阻值回升時，或在設定電源電壓變動范圍內維持保持充電狀態，而于取下可充電電池或切斷電源時產生還原功能。所述電路借助可充電電池所直接間接耦合的負溫度系數電阻元件，在可充電電池充電飽和溫度上升時操縱可控硅切斷主充電電流。其主要構成包括:充電電源可以是為純直流、半波直流、全波直流、間歇脈動直流及有漣波直流電源。充電電源可為穩壓電源或設定電壓變化范圍內的可變動電壓電源；可充電電池:為可匹配溫控開關裝置的可充放電二次電池的并具有飽和時溫度上升的特征的；寬電壓范圍由固態電子或電機等電路元件所構成，供接受可充電電池本身所配置供檢測可充電電池溫度的負溫度系數電阻元件的操控，而于可充電電池充電接近飽和溫度上升時負溫度系數電阻阻值降低進而操控整流器SCR斷路，再借可控硅SCR陽極A與陰極K并列的傍路分流電路通過較小的補充充電電流而構成對可充電電池保持充電功能，并具有能適用于寬電壓變化范圍內維持暫態保持電路的保持充電功能，以匹配較款電壓范圍的變動而不受干擾，直到電源關閉或可充電電池取下，而使暫態保持電路還原。本發明的有益效果是:鉛酸電池充電及溫度自動控制電路能夠在較寬的電壓范圍內實現對鉛酸電池充電，且電路構造簡單，成本低廉，可靠性較高。


圖1為配置負溫度系數電阻元件構成的自動截止充電電路示意圖；圖2為圖1電路加設回流二極管以具有緊急自動供電功能電路不意圖；圖中:交流變壓器T100、交流限流阻抗Z100、整流器BR100、直流限流阻抗裝置Z100、穩壓元件VZ1000、可充電電池BlOl阻隔二極管CR102、可控硅SCR101、限流電阻RlOl發光二極管LED101、LED102、過載保護元件F101、陽極A ;、陰極K;觸發閘極G、燈絲型燈泡LlO 1、分壓電阻R102、Rl 11、觸發電容ClO I光耦合器PC101、分流電阻R100、負溫度系數電阻元件NTClOl穩壓二極管ZD101、ZD110、VZ110、傍路分流電阻R103、放電二極管CRlOl主動電阻Rl 10 、限流電阻Rl 12、回流二極管FD201。
具體實施例方式圖1所示采用負溫度系數電阻的自動截止充電電路，其充電電源含純直流、半波直流、全波直流、間歇脈動直流及有漣波直流電源；充電電源可為穩壓電源或設定電壓變化范圍內的可變動電壓電源；由下列電路元件所構成；交流變壓器Tioo:為一次側供輸入交流電能，二次側供輸出交流電能的，交流變壓器可依電路需要而選擇性使用或舍棄不用而直接輸入交流電流的；交流限流阻抗ZlOO:為供防止負載側短路的電容性或電感性或電阻性的阻抗元件或由前者兩種或兩種以上阻抗構合的混合型交流限流阻抗裝置，供串聯于交流電源與整流器BR100之間，此項交流限流阻抗ZlOO可依需要選擇性設置；直流限流阻抗裝置ZlOO:為依需要作選擇的元件，當電源為直流電源或電流為由交流整流的直流電源而未在交流側串聯交流限流阻抗ZlOO時，則可選擇設置由電阻或主動晶體及驅動電路所構成的直流限流阻抗裝置串聯于直流電源與負載側之間的，此項直流限流阻抗裝置ZlOO可依需要選擇性設置；穩壓元件VZ1000:為依需要作選擇的元件由穩壓二極管或由二極管組的順向偏壓所構成，以提供穩壓功能；可充電電池BlOl:為由各種飽和時具溫度上升特性的可充電電池，與阻隔二極管CR102及與可控硅SCRlOl呈順向串聯；顯示及保護電路:可充電電池BlOl與阻隔二極管CR102及可控硅SCRlOl串聯電路與充電電源間可依需求的必要性而作選擇性設置限流電阻RlOl與發光二極管LEDlOl并聯構成顯示功能再串聯過載保護元件F101，進而與可控硅SCRlOl陽極A與陰極K及可充電電池BlOl順向串聯后通往充電電源；前述限流電阻RlOl及發光二級體LEDlOl及過載保護元件FlOl也可由燈絲型燈泡LlOl所取代，此項顯示及保護電路可依需要選擇性設置；分壓電阻R102與觸發電容ClOl相串聯，分壓電阻R102接腳之一端連接于可充電電源正極，觸發電容ClOl接腳另一端則與光耦合器PClOl的晶體側串聯再通往可控硅SCRlOl的觸發閘極G ;可控硅SCRlOl的陽極通往充電電源正極；光耦合器PClOl輸出端與觸發電容ClOI的串接點及與陰極K之間可依需要選擇性增設并聯分流電阻RlOO以調節閘流的穩定性及觸發靈敏度；
光I禹合器PClOl:為由發光二極管構成輸入側以及與發光二極管相對的光感應晶體構成輸出側，其輸入側供接受耦合于可充電電池的負溫度系數電阻的操控；其輸出側供與可控硅SCRlOl的閘極串聯；負溫度系數電阻元件NTClOl:含由負溫度系數電阻元件所構成，供與可充電電池BlOl作直接或間接耦合以隨可充電電池的溫升而降低其電阻值。顯示用發光二極管LED102及與LED102串聯的穩壓二極管ZDlOl為供構成限壓及分流功能，為呈并聯跨接于分壓電阻R102與電容ClOl的連接點以及充電電源負極之間以產生限壓及傍路分流功能，而其限壓功能為能抑制電源電壓變動時對電容端壓的干擾，而流經穩壓二極管ZDlOl (或進一步流經選擇性設置與穩壓二極管ZDlOl串聯的發光二極管LED102)的電流也供作為于可控硅SCRlOl關閉后對可充電電池BlOl作補充充電，此項顯示及保護電路可依據需要選擇性設置。傍路分流電阻R103:為供于關機或取下可充電電池時作為觸發電容ClOl的放電電阻，若可充電電池所需補充充電電流較大時，則可在可控硅SCRlOI陽極A與陰極K之間選擇性加設并列分流電阻以相對增加保持充電電流，此項傍路分流電阻R103可依需要選擇性設置；放電二極管CRlOl:為并列于可控硅SCRlOl的陰極K及觸發閘極G間，其極性為于可充電電池BlOl取下時能使觸發電容ClOl經傍路分流電阻R103及上述放電二極管CRlOl構成放電電路；穩壓電源:為由阻隔二極管CR102與充電電源輸出端呈順向串接，并由其串接點及充電電源的另一端，供并聯由主動電阻RllO與穩壓二極管ZDllO串聯而成的穩壓電源；穩壓二極管VZllO的兩端為穩壓電源輸出端；或可由其它固態或機電式穩壓電路所構成，此項傍路分流電阻R103可依需要選擇性設置；分壓電路:為由限流電阻R112與光耦合器PClOl的輸入端串聯，再與負溫度系數電阻元件并聯后共同串聯分壓電阻R111，再并聯于穩壓電源，此項傍路分流電阻R103可依
需要選擇性設置。圖1所述電路的動作過程如下:開始對可充電電池充電時，經由分壓電阻R102對觸發電容ClOl的瞬間充電電流觸發導通可控硅SCRlOl的觸發閘極G進而觸發可控硅SCRlOl使電路以正常充電電流值對電池BlOl充電，當電池BlOl接近飽和而溫度升高時，與其所直接或間接耦合的負溫度系數電阻元件電阻值降低，其兩端電壓也降低，使光耦合器PClOl的輸入側LED熄滅，其輸出側呈截止，使可控硅SCRlOl導流中斷，而充電電流經傍路分流電阻R103及流經分壓電阻R102并與流經具有分流功能的發光二極管LED102及流經穩壓二極管ZDlOl (及所選擇性串設發光二極管LED102)的合成端壓相同，而不受電源電壓變動的影響；當負溫度系數電阻元件溫度降低使其電阻值上升時，無論在保持性充電期間或復歸期間，如電源電壓在設定范圍內變動，則觸發電容ClOl的電位不變，因此無電流流經可控硅SCRlOl觸發閘極G，所以可控硅SCRlOl繼續維持斷路狀態；當充電完成取下電池BlOl或切斷交流輸入電能時，則觸發電容ClOl所蓄電能經傍路分流電阻R103及放電二極管CRlOl放電，使電路恢復而呈待觸發的預備狀態。此外，前述實施例可進一步加設回流二極管FD201，供于電源中斷時，使可充電電池能經回流二極管對原直流電源C200正負輸出端所驅動的負載供電。圖2為圖1所示電路加設回流二極管FD201以具有緊急自動供電功能電路，其主要構成包括:回流二極管FD201:為呈逆向并聯于可充電電池BlOl正端與直流電源C200正端之間；負載:為并聯于可充電電池BlOl負端與電源正端，正常時由電源電能驅動負載，電流中斷時改由回流二極管FD201構成供電回路；觸發電容ClOl:為與負載并聯以穩定切換過程，可視需要選擇其電容值或省略不用。圖1、圖2所述實例中，在不變電路原理下可作下列應用選擇:(I)根據需要設計各元件的極性及串聯關系以匹配電源與電路的極性關系；(2)根據需要選擇可充電電池BlOl的正極為連接于電源正極而由可控硅SCRlOl的陰極K通往電源負端；或由可控硅SCRlOl的陽極A連接于電源正極而由可充電電池BlOl的負極通往電源負端。(3)根據需要將充電電路元件(負溫度系數電阻元件NTC101)制作組合于充電器，或將充電電路元件與可充電電池制作組合成一體或其中部分電路元件設置于充電器，而其它部分設置于可充電電池，而以導電連接裝置或接點或插頭插座互相連接。綜上所述，本發明的脈寬可調的鉛酸電池開關式充電電路，以可充電電池所配置的負溫度系數電阻元件NTClOl對蓄電瓶充電飽和與溫升狀態的感測為運作條件而構成的自動截止充電電路，以在電池充電飽和時能自動換為補充充電狀態，并能限制電源電壓變動對電容端壓的干擾，而流經分壓電阻R102的電流及流經分流穩壓二極管ZDlOl (及選擇性串設的發電二極管LED102)的電流作為對可充電電池的補充充電，以及進一步具有回流二極管以構成緊急自動供電電路功能，因而具有結構簡單，成本低廉，可靠性高等積極優點。
權利要求
1.一種脈寬可調的鉛酸電池開關式充電電路，其特征是:包括一個暫態保持電路，回流二極管，及供檢測鉛蓄電池溫度的負溫度系數電阻元件所構成，在電池充電飽和而可充電電池溫度上升至設定值時，負溫度系數電阻元件隨溫度上升降低電阻值，操控電路自動截止及轉換為小電流充電；并在電池降溫負溫度系數電阻元件電阻值回升時，或在設定電源電壓變動范圍內維持小電流充電狀態，而當取下鉛蓄電池或切斷電源時還原。
2.根據權利要求1所述脈寬可調的鉛酸電池開關式充電電路，其特征是:還包括一個交流變壓器(TlOO)，交流限流阻抗(Z100)串聯于交流電源與整流器(BR100)之間、直流限流阻抗(Z100)串聯于直流電源與負載側，可充電電池(BlOl)由飽和時具溫度上升特性的可充電電池，阻隔二極管CR102及與可控硅(SCRlOl)呈順向串聯，限流電阻(RlOl)與發光二極管(LEDlOl)并聯再串聯過載保護元件(FlOl)后與可控硅(SCRlOl)陽極(A)與陰極(K)及可充電電池(BlOl)順向串聯后通往充電電源負極，分壓電阻(R102)與觸發電容(ClOl)相串聯，分壓電阻(R102) —端連接與可充電電源正極，觸發電容(ClOl)接腳另一端則與光耦合器(PClOl)的晶體側串聯再通往可控硅(SCRlOl)的觸發閘極(G)，可控硅(SCRlOl)的陽極通往充電電源正極，光耦合器(PClOl)輸出端與觸發電容(ClOl)串接點及與陰極(K)之間增設并聯分流電阻(R100)，光耦合器(PClOl)由發光二極管構成輸入側，發光二極管相對的光感應晶體構成輸出側，其輸入側供接受耦合于可充電電池的負溫度系數電阻的操控；其輸出側供與可控硅(SCRlOl)之間閘極串聯；負溫度系數電阻(NTClOl)與可充電電池(BlOl)作溫度耦合，顯示用發光二極管(LED102)及與(LED102)串聯的穩壓二極管(ZDlOl)呈并聯跨接于分壓電阻(R102)與電容(ClOl)的連接點以及充電電源負極之間，放電二極管(CRlOl)并聯于可控硅(SCRlOl)的陰極(K)及閘極(G)間，其極性為于可充電電池(BlOl)取下時能使電容(ClOl)經傍路分流電阻(R103)及上述二極管(CRlOl)構成電路，穩壓電源由阻隔二極管(CR102)與充電電源輸出端呈順向串接，并由其串接點及充電電源的另一端，供并聯由主動電阻(RllO)與穩壓二極管(ZDllO)串聯而成的穩壓電源；穩壓二極管(VZllO)的兩端為穩壓電源輸出端，由限流電阻(R112)與光耦合器(PClOl)的輸入端串聯，再與負溫度系數電阻元件并聯后共同串聯分壓電阻(Rlll)，再并聯于穩壓電源。`
3.根據權利要求1或2所述脈寬可調的鉛酸電池開關式充電電路，其特征是:還可以加設回流二極管(FD201)，為呈逆向并聯于可充電電池(BlOl)正端與直流電源(C200)正端之間；負載并聯于可充電電池(BlOl)負端與電源正端，正常時由電源電能驅動負載，電流中斷時改由回流二極管(FD201)構成供電回路，觸發電容(ClOl)與負載并聯以穩定切換過程。
4.根據權利要求1所述脈寬可調的鉛酸電池開關式充電電路，其特征是:電路中各元件的極性以串聯方式匹配電源與電路的極性關系。
5.根據權利要求1所述脈寬可調的鉛酸電池開關式充電電路，其特征是:可依需要選擇可充電電池(BlOl)的正極連接電源正極而由可控硅(SCRlOl)的陰極(K)通往電源負極；或由可控硅(SCRlOl)的陽極(A)連接電源正極而由可充電電池(BlOl)的負極通往電源負端。
6.根據權利要求1所述脈寬可調的鉛酸電池開關式充電電路，其特征是:負溫度系數電阻可以制作組合于充電器，或將全部或部分充電電路元件與可充電電池制作組合成一體，而以導線用插頭和插座互相連接。·
全文摘要
本發明公開了一種脈寬可調的鉛酸電池開關式充電電路，由適用于寬電壓范圍的暫態保持電路，及供檢測可充電電池溫度的負溫度系數電阻元件所構成，在電池充電飽和而可充電電池溫度上升至設定值時，負溫度系數電阻元件隨溫度上升降低電阻值，進而操控電路自動截止及轉換為小電流保持充電，并在可充電電池降溫，負溫度系數電阻阻值回升時，或在設定電源電壓變動范圍內維持小電流保持充電狀態，而于取下可充電電池或切斷電源時產生還原功能。此電路并可適用于設有回流二極管以構成緊急自動供電功能，因此具有溫度自動控制電路構造簡單，成本低廉，可靠性較高優點。
文檔編號H02J7/00GK103107566SQ20111036168
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者黃宏偉 申請人:上海位特電子電器有限公司