專利名稱：三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種控制蓄電池充電狀態(tài)的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
圖2是顯示現(xiàn)有技術(shù)的充電電壓調(diào)節(jié)器的等效電原理圖。現(xiàn)有技術(shù)的充電電壓調(diào)節(jié)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以及由兩只穩(wěn)壓二極管組成的電壓比較器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(fù)極連接，可變電阻3串聯(lián)在電阻2和4之間?？刂乒β瘦敵龉?0開關(guān)與否的三極管8的基極與可變電阻3的活動觸點之間串聯(lián)有電壓比較器15，功率輸出管10的集電極接電路的正極，發(fā)射極通過發(fā)電機的勵磁線圈11接電路的負(fù)極。三極管8的發(fā)射極接電路的負(fù)極，三極管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(diào)節(jié)器的正負(fù)極與蓄電池1的正負(fù)極并連。蓄電池1的正負(fù)極與發(fā)電機的正負(fù)電源輸出端并連。
圖4顯示了現(xiàn)有技術(shù)的充電電壓調(diào)節(jié)器的電特性。V是蓄電池電壓，VA是第一設(shè)定電壓，VF是第二設(shè)定電壓，VB是充電電壓調(diào)節(jié)器的控制電壓，h是充電時間。
下面結(jié)合圖4說明圖2所示電路的工作過程。開始工作時，由于蓄電池1的電壓V低于充電電壓調(diào)節(jié)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(dá)不到電壓比較器15的擊穿電壓，晶體管8處于截止?fàn)顟B(tài)。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(dǎo)通。與功率輸出管10發(fā)射極相連的發(fā)電機的勵磁線圈11得到電流，產(chǎn)生磁場，發(fā)電機發(fā)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(dāng)蓄電池電壓達(dá)到第一設(shè)定電壓VA時，與充電電壓調(diào)節(jié)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(dǎo)通。與之相連的晶體管8得到基極正偏壓，晶體管8導(dǎo)通。功率輸出管10的基極通過晶體管8的集電極發(fā)射極與負(fù)電位相通，功率輸出管10截止。發(fā)電機勵磁線圈11斷電，發(fā)電機無電流輸出，蓄電池1得不到充電電流，于是蓄電池1的電壓逐漸下降。當(dāng)蓄電池1的電壓低于充電電壓調(diào)節(jié)器的控制電壓VB時，可變電阻3和電阻2及4檢測到的電壓低于電壓比較器15的擊穿電壓，電壓比較器15截止，停止向晶體管8提供基極正偏壓，于是，晶體管8截止，功率輸出管10又導(dǎo)通，電路又開始重復(fù)上述的工作過程。這樣往復(fù)循環(huán)，使蓄電池電壓穩(wěn)定在這一設(shè)定電壓VA上。
圖3顯示了蓄電池充電的物理特性；當(dāng)蓄電池充電時，隨著時間的增加，當(dāng)達(dá)到第一設(shè)定電壓VA時，也就是水平坐標(biāo)的A段，為了消除極化反應(yīng)和均衡電壓，應(yīng)停止一定時間充電，即水平坐標(biāo)的B段。待蓄電池電壓降到第二設(shè)定電壓時，即水平坐標(biāo)的C段。為避免過充電，就應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)換成為第二設(shè)定電壓VF，直到充電完成。
由于具有上述結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的充電電壓調(diào)節(jié)器只能將控制電壓值VB設(shè)定在第一設(shè)定值VA上。存在著蓄電池充電控制電壓VB如果設(shè)定的過高，蓄電池則易過充電，造成極板活性物質(zhì)脫落，使蓄電池早期報廢。如果設(shè)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(diào)節(jié)器的控制電壓VB在蓄電池被充至A段第一設(shè)定電壓VA時，不能轉(zhuǎn)成Vb到B段進(jìn)行去極化和均衡電壓后再轉(zhuǎn)換為在C段以第二設(shè)定電壓VF充電直到結(jié)束的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述提到的問題，根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器使用的結(jié)構(gòu)中通過檢測蓄電池電壓的改變來改變檢測電路中的預(yù)設(shè)電壓值，而達(dá)到控制三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的控制電壓VB在蓄電池被充電充到A段的第一設(shè)定電壓VA時轉(zhuǎn)為Vb，在B段進(jìn)行去極化和均衡電壓后再轉(zhuǎn)換成為C段，并以第二設(shè)定電壓VF充電直到結(jié)束的目的。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器，包括；一個開關(guān)元件一個電壓比較器一個連接在正負(fù)電源之間的控制電壓設(shè)定電路，同時，也是第一電壓設(shè)定電路，同時還是一個用于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(fù)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(guān)電路中的第一晶體管的基極相連接，以及電路中由具備狀態(tài)可鎖定的可調(diào)電阻串連，并且，控制極接第三晶體管的集電極，以及電路中的電阻與可變電阻串連，并且開關(guān)元件與其中的一個電阻并連，以及電阻與可變電阻與穩(wěn)壓二極管串連，并且開關(guān)元件與其中的穩(wěn)壓二極管并連，以及開關(guān)元件與電壓比較器其中的一個穩(wěn)壓二極管并連。
本發(fā)明三階段充電電壓調(diào)節(jié)器還包括一個功率輸出管；一個橋式開關(guān)電路；該電路由一個具有NPN結(jié)構(gòu)的第一晶體管的基極與電壓檢測電路中的電壓比較器的一端相連，發(fā)射極與具有NPN結(jié)構(gòu)的第二晶體管的基極及一個電阻相連接，并通過這個電阻接負(fù)電源。第二晶體管的發(fā)射極接負(fù)電源，集電極接一個NPN結(jié)構(gòu)的第四晶體管也是功率輸出管的基極與第二晶體管的集電極負(fù)載電阻，并通過這個負(fù)載電阻接電源正極，第四晶體管的集電極接正電源，發(fā)射極通過發(fā)電機的勵磁線圈接負(fù)電源。第一晶體管的集電極通過負(fù)載電阻接正電源。并且，第一晶體管的極電極接一個具有PNP結(jié)構(gòu)的第三晶體管的基極，第三晶體管的發(fā)射極接正電源，集電極通過負(fù)載電阻接負(fù)電源。并且，第三晶體管的集電極接開關(guān)元件的控制極。
本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器還包括第二電壓設(shè)定電路，用于控制充電電壓為一個限定的電壓或者低于第一電壓設(shè)定電路的電壓；以及開關(guān)元件，用于當(dāng)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(shè)定電路轉(zhuǎn)換到第二電壓設(shè)定電路。并且，第一電壓設(shè)定電路相當(dāng)于因為開關(guān)元件的導(dǎo)通改變了與其所并連的元件的參數(shù)所產(chǎn)生的第二電壓設(shè)定電路。
此外，開關(guān)元件包括一對觸點。
此外，開關(guān)元件包括一只晶體管。
此外，開關(guān)元件包括一只可控硅。并且，開關(guān)元件的控制極與橋式開關(guān)電路中的第三晶體管的集電極相連接。


在附圖中圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的一個結(jié)構(gòu)例的等效電路原理圖；圖2是顯示現(xiàn)有技術(shù)的充電電壓調(diào)節(jié)器的等效電路原理圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的充電特性圖；圖4是顯示現(xiàn)有技術(shù)的充電電壓調(diào)節(jié)器的充電特性圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的一個結(jié)構(gòu)例的等效電路原理圖；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的一個結(jié)構(gòu)例的等效電路原理圖；圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的一個結(jié)構(gòu)例的等效電路原理圖；圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的一個結(jié)構(gòu)例的等效電路原理圖；圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的一個結(jié)構(gòu)例的等效電路原理圖；圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的一個結(jié)構(gòu)例的等效電路原理圖；圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的一個結(jié)構(gòu)例的等效電路原理圖；圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的一個結(jié)構(gòu)例的等效電路原理圖；具體實施方式
下面將參照

本發(fā)明的實施例。圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的一個結(jié)構(gòu)例的等效電原理圖。圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的電特性圖。此處忽略與在圖2中相同部分的相關(guān)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(xiàn)有技術(shù)的充電電壓調(diào)節(jié)器的可調(diào)電阻3的兩端，并受橋式開關(guān)電路中晶體管14的集電極控制。電壓檢測電路檢測出蓄電池1的電壓達(dá)到圖3中的A段即第一設(shè)定電壓值VA時，輸出一個控制橋式開關(guān)電路中晶體管25導(dǎo)通的電壓信號，晶體管25導(dǎo)通。連接在晶體管25的集電極和發(fā)射極上的晶體管8與晶體管14也同時導(dǎo)通。由于晶體管8的導(dǎo)通使晶體管10的基極接負(fù)電位，晶體管10截止，發(fā)電機勵磁線圈得不到電流，發(fā)電機停止發(fā)電。蓄電池得不到充電電流，充電停止。蓄電池進(jìn)行消除極化反應(yīng)和均衡電壓，即圖3中水平坐標(biāo)的B段。同時，由于晶體管14的導(dǎo)通，控制極與晶體管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，于是，控制電壓VB相應(yīng)改變，由VB轉(zhuǎn)換成Vb，并鎖定在這個狀態(tài)。由于三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的控制電壓設(shè)定電路同時也是蓄電池充電狀態(tài)的電壓設(shè)定電路。于是蓄電池的充電狀態(tài)也相應(yīng)的由第一設(shè)定電壓VA轉(zhuǎn)換成第二設(shè)定電壓VF，并鎖定在這個狀態(tài)。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于三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的控制電壓Vb時，由于電壓低于電壓比較器15的導(dǎo)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(guān)電路中的晶體管25也截止，連接在晶體管25集電極和發(fā)射極上的晶體管8與晶體管14也同時截止。由于晶體管8的截止使晶體管10的基極重新建立基極正偏壓，晶體管10導(dǎo)通，與其發(fā)射極相連接的發(fā)電機的勵磁線圈11得到電流，發(fā)電機發(fā)電，蓄電池1得到充電電流，電壓逐漸上升。當(dāng)蓄電池1的電壓達(dá)到第二設(shè)定電壓VF時，與三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的控制電壓Vb相等，電壓比較器15導(dǎo)通，與電壓比較器15的一端相連接的橋式開關(guān)電路中的晶體管25也導(dǎo)通。連接在晶體管25集電極和發(fā)射極上的晶體管8和14也同時導(dǎo)通。此時，可調(diào)電阻20與40已處于鎖定狀態(tài)，不再受晶體管14的同步控制。由于晶體管8的導(dǎo)通使晶體管10的基極接負(fù)電位，晶體管10截止，與其發(fā)射極相連接的發(fā)電機的勵磁線圈11失去電流，發(fā)電機停止發(fā)電，充電停止。這樣往復(fù)循環(huán)，使蓄電池電壓穩(wěn)定在第二設(shè)定電壓VF上，直到充電完成。
圖5顯示了圖1所示的結(jié)構(gòu)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(guān)描述。開關(guān)元件18與電阻2的兩端并連。當(dāng)蓄電池電壓被充到A段即第一設(shè)定電壓VA時，橋式開關(guān)電路中的晶體管25導(dǎo)通。連接在晶體管25的集電極和發(fā)射極上的晶體管8和晶體管14也同時導(dǎo)通，控制極與晶體管14的集電極相連的開關(guān)元件18也同時導(dǎo)通。由于開關(guān)元件18的導(dǎo)通改變了與其并連的電阻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(yīng)由VB轉(zhuǎn)換成Vb，并且開關(guān)元件18就鎖定在這個狀態(tài)。由于三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的控制電壓設(shè)定電路，同時也是蓄電池充電狀態(tài)的設(shè)定電路。因此，蓄電池的充電狀態(tài)也相應(yīng)由第一設(shè)定電壓VA狀態(tài)轉(zhuǎn)換成第二設(shè)定電壓VF狀態(tài)，并鎖定在這個狀態(tài)。
圖6顯示了圖1所表示的結(jié)構(gòu)例的一個實施例。圖6與圖5的不同之處是一個可控硅17替代了圖5中的開關(guān)元件18，它與電阻2并連。當(dāng)可控硅17導(dǎo)通后產(chǎn)生的結(jié)果和上面描述的相同，這里不再重復(fù)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(wěn)壓二極管19所替代，并與開關(guān)元件相并連。開關(guān)元件導(dǎo)通后產(chǎn)生的結(jié)果和圖5所描述的結(jié)果相同。
圖9顯示了圖1所示結(jié)構(gòu)例的一個實施例。在圖9的實施例中，開關(guān)元件18與電壓比較器15中的一個穩(wěn)壓二極管相并連。開關(guān)元件18導(dǎo)通后，將會改變電壓比較器15的工作電壓值，產(chǎn)生的結(jié)果與圖5描述的結(jié)果相同。
在圖9顯示的實施例中，開關(guān)元件18可以如圖10所示的那樣被可控硅17所替代，可控硅17導(dǎo)通時產(chǎn)生的結(jié)果和圖9中開關(guān)元件18導(dǎo)通時所產(chǎn)生的結(jié)果相同。
圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的另一結(jié)構(gòu)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(guān)描述。在圖11中開關(guān)元件18由一只PNP晶體管28來替代。晶體管28的集電極和發(fā)射極與電阻4的兩端并連，基極接電阻16，并通過電阻16接負(fù)電源，同時基極與晶體管14的集電極相連。它是這樣工作的；電路一開始工作時，晶體管28的基極通過電阻16接負(fù)電源，獲得負(fù)偏壓，晶體管28導(dǎo)通。它的導(dǎo)通使與之并連的電阻4的電阻值適合于三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的控制電壓VB。在蓄電池的電壓被充到A段的第一設(shè)定電壓VA時，電壓檢測電路輸出一個使橋式開關(guān)電路中晶體管25導(dǎo)通的電壓，晶體管14也同時導(dǎo)通，連接在晶體管14集電極上的晶體管28的基極得到正偏壓，晶體管28截止，與之并連的電阻4的阻值因此改變。于是，控制電壓也相應(yīng)改變，由VB轉(zhuǎn)變成Vb。由于三階段充電電壓調(diào)節(jié)器的控制電壓設(shè)定電路同時也是蓄電池充電狀態(tài)的電壓設(shè)定電路。于是，蓄電池的充電狀態(tài)也相應(yīng)的由第一設(shè)定電壓VA轉(zhuǎn)換成第二設(shè)定電壓VF，并鎖定在這個狀態(tài)，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(wěn)壓二極管19所替代，并與作為開關(guān)元件的晶體管28的集電極和發(fā)射極相并連。晶體管28截止時所產(chǎn)生的結(jié)果和圖11描述的結(jié)果相同。
根據(jù)本發(fā)明的三階段充電電壓調(diào)節(jié)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(yù)設(shè)電壓值，而達(dá)到控制蓄電池電壓被充至A段的第一設(shè)定電壓VA時，轉(zhuǎn)為B段進(jìn)行去極化和電壓均衡后再轉(zhuǎn)到C段，并以第二設(shè)定電壓VF充電直到結(jié)束。從而解決了蓄電池不能充足電或者過充電而導(dǎo)至蓄電池早期報廢的問題。
權(quán)利要求
1.一種三階段充電電壓調(diào)節(jié)器，包括；一個連接在正負(fù)電源之間的控制電壓設(shè)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(guān)電路中的第一晶體管的基極相連接，以及控制電壓設(shè)定電路中由具備狀態(tài)可鎖定的可調(diào)電阻串連，并且，控制極接第三晶體管的集電極，以及電路中的電阻與可變電阻串連，開關(guān)元件與其中的一個電阻并連，以及電阻與可變電阻與穩(wěn)壓二極管串連，開關(guān)元件與其中的穩(wěn)壓二極管并連，以及電壓比較器由穩(wěn)壓二極管串連，開關(guān)元件與電壓比較器其中的一個穩(wěn)壓二極管并連；一個橋式開關(guān)電路；該電路由一個具有NPN結(jié)構(gòu)的第一晶體管的基極與電壓檢測電路中的電壓比較器的一端相連，發(fā)射極與具有NPN結(jié)構(gòu)的第二晶體管的基極及一個電阻相連接，并通過這個電阻接負(fù)電源，第二晶體管的發(fā)射極接負(fù)電源，集電極接一個NPN結(jié)構(gòu)的第四晶體管也是功率輸出管的基極與第二晶體管的集電極負(fù)載電阻，并通過這個負(fù)載電阻接電源正極，第四晶體管的集電極接正電源，發(fā)射極通過發(fā)電機的勵磁線圈接負(fù)電源，第一晶體管的集電極通過負(fù)載電阻接正電源，并且，第一晶體管的極電極接一個具有PNP結(jié)構(gòu)的第三晶體管的基極，第三晶體管的發(fā)射極接正電源，集電極通過負(fù)載電阻接負(fù)電源，并且，第三晶體管的集電極接開關(guān)元件的控制極，其特征在于；第一晶體管導(dǎo)通時，連接在第一晶體管集電極和發(fā)射極上的PNP和NPN兩種不同結(jié)構(gòu)的兩只晶體管也同時導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于；所述的控制電壓設(shè)定電路也是第一電壓設(shè)定電路，同時還是檢測蓄電池電壓的電壓檢測電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器，還包括一個第二電壓設(shè)定電路，其特征在于；第一電壓設(shè)定電路相當(dāng)于因開關(guān)元件的導(dǎo)通而改變了與其所并連的元件的參數(shù)所產(chǎn)生的第二電壓設(shè)定電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的第二電壓設(shè)定電路，其特征在于；用于控制充電電壓為一個限定的電壓或者低于第一電壓設(shè)定電路的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)元件，其特征在于；用于當(dāng)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(shè)定電路轉(zhuǎn)換到第二電壓設(shè)定電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)元件，其特征在于；開關(guān)元件的導(dǎo)通受來自電壓檢測電路的檢測電壓控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三階段充電電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于開關(guān)元件與電壓檢測電路中的一個元件并連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)元件，其特征在于；開關(guān)元件包括一對觸點。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)元件，其特征在于；開關(guān)元件包括一只晶體管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)元件，其特征在于；開關(guān)元件包括一只可控硅。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三階段充電電壓調(diào)節(jié)器。該三階段充電電壓調(diào)節(jié)器通過檢測蓄電池電壓的改變來改變檢測電路中的預(yù)設(shè)電壓值。從而達(dá)到控制蓄電池電壓被充電充到A段第一設(shè)定VA時，轉(zhuǎn)為B段，進(jìn)行去極化和電壓均衡后再轉(zhuǎn)到C段，并以第二設(shè)定電壓VF充電直到結(jié)束。解決了蓄電池充電電壓設(shè)定的低不能充足電和設(shè)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(yōu)先權(quán)日2006年1月11日
發(fā)明者黃承昂 申請人:黃承昂