一種恒流定時充電器的制作方法

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屬于電子技術技術領域。

背景技術：

隨著現(xiàn)代生活的豐富，用電池的電器的種類越來越多，如保安器材，數(shù)碼機機，手機，等等，為此也出現(xiàn)了很多充電器種類，但是這些種類中缺乏一種低碳環(huán)保充電電路各類。其意義一是，現(xiàn)在的產(chǎn)品，其中的充電主管，即是停止關斷充電的回路三極管，容易損壞，一旦損壞，這個充電器便成為了垃圾。據(jù)了解，這一故障成為了主要故障點，就因為這一點損壞而成為垃圾，是一種很大的浪費，（如果去修，因為涉及修理成本，及使用者去修理部聯(lián)系的成本，所以人們常常是丟掉）。其意義二，由于在充電過程中，沒有對電池充電時行最大的科學化充電，因此影響電池的容量與壽命，（僅管電池的容量越小，影響小，但是在低碳世界，我們應該從微小的地方杜絕），也容易過早地將電池變?yōu)槔?，即形成浪費，又對環(huán)境造成污染。（廢電池對環(huán)境有污染）。沒有實現(xiàn)充電的最大科學化的原因一是，現(xiàn)在的產(chǎn)品或是只采用直流方式對電池進行充電，而沒有采用一種較好方式，如恒流電流充電；或是雖能用恒流源充電，但是在使用上還存在著一些方便之處，或是在線路上還不夠科學化，等等，因此應該豐富與發(fā)展。

低碳環(huán)保應從點滴抓起，應從細微抓起，這樣才利于社會的長久進步與發(fā)展。

技術實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有充電產(chǎn)品具有充電功能，但是對環(huán)保不足的弱點，發(fā)明了一種恒流定時充電器，其目的一是研制一種針對目前充電路易損壞的弱點提出一種恒流充電，備份自動切換不容損壞的方案。二是對充電電池實現(xiàn)科學的充電最大化的恒流定時充電，從而最大化的延長充電器與被充電池的壽命與容量，實現(xiàn)社會的環(huán)保。

所采用的措施是：

1、一種恒流定時充電器由恒流穩(wěn)壓源，泄放電阻，導向二極管，結束指示單元，聲控單元，結束單元，取樣單元，充電單元，涓流電路，負載單元共同組成。

其中：恒流穩(wěn)壓源由三端穩(wěn)壓電路、恒流可調電阻、恒流保護電阻組成：三端穩(wěn)壓電路輸入端與電源輸入端連接，三端穩(wěn)壓電路的輸出端接恒流可調電阻的一端，恒流可調電阻的另一端接恒流保護電阻后成為恒流穩(wěn)壓源的輸出，三端穩(wěn)壓電路的接地端接恒流穩(wěn)壓源的輸出。

泄放電阻的一端接恒流穩(wěn)壓源的輸出，泄放電阻的另一端接地線，導向二極管的正極接恒流穩(wěn)壓源的輸出，導向二極管的負極接負載單元中被充電池的正極。

結束指示單元由限流電阻、隔離二極管與充電結束指示燈的串聯(lián)電路組成。

隔離二極管與充電結束指示燈串聯(lián)，聲控單元與隔離二極管、充電結束指示燈的串聯(lián)電路并聯(lián)，其并聯(lián)的一端接限流電阻到三端穩(wěn)壓電路的輸入，并聯(lián)的另一端接結束單元中執(zhí)行二極管二到結束可控硅的陽極。

結束單元由陽極電阻、結束可控硅、執(zhí)行二極管一、執(zhí)行二極管二組成。

取樣單元由取樣上偏保護電阻、取樣上偏可調電阻、取樣下偏電阻組成。

取樣上偏保護電阻與取樣上偏可調電阻串聯(lián)，接在恒流穩(wěn)壓源的輸出與結束可控硅的控制極之間，取樣下偏電阻接在結束可控硅的控制極與地線之間，執(zhí)行二極管一的正極接陽極電阻的一端，陽極電阻的另一端接恒流穩(wěn)壓源的輸出，執(zhí)行二極管一的負極接結束可控硅的陽極。

充電單元由充電工作電路、充電備份電路、轉換電路組成。

充電工作電路由充電工作管、充電工作管的基極電阻組成；充電備份電路由充電備份管、充電備份管的基極電阻組成；轉換電路由數(shù)個二極管串聯(lián)而成。

充電工作管的基極電阻與充電備份管的基極電阻的一端都接執(zhí)行二極管一的正極，充電工作管的基極電阻的另一端接充電工作管的基極，充電備份管的基極電阻的另一端接充電備份管的基極，充電工作管的集電極接被電池的負極，被充電池的負極同時接轉換電路到充電備份管的集電極，充電工作管與充電備份管的發(fā)射極接地線。

涓流電路由涓流電阻、涓流保護電阻、涓流導向二極管組成：涓流電阻的一端接被充電池的負極，涓流電阻的另一端接地線，涓流導向二極管的正極接地線，負極接涓流保護電阻到被充電池的負極。

負載單元由被充電池、被充電池接觸指示燈、被充電池接觸指示保護電阻組成，被充電池接觸指示燈與被充電池接觸指示保護電阻串聯(lián)在恒流穩(wěn)壓源的輸出與地線之間，被充電池的正極接恒流穩(wěn)壓源的輸出。

2、充電工作管與充電備份管都是NPN三極管。

3、聲控單元由語音片、壓電陶瓷片、助音電阻組成；助音電阻接在壓電陶瓷片的兩極上，壓電陶瓷片的兩極分別接語音片的兩端。

進一步說明：

工作原理說明：

由于本發(fā)明采用NPN三極管作為充電單元中，通道開通與斷路控制的三極管，（后簡稱開關管）所以控制點是連接在被充電池的負極與地線的通道上。當NPN三極管處于飽和時，被充電池的負極與地線相結，成為充電通道，對電池充電。反之當NPN三極管處于截止時，被充電池的負極與地線開路，則不能產(chǎn)生充電主回路，則不能實現(xiàn)充電，只能通過涓流電阻（圖2中的8.1）對被充電池產(chǎn)生充電的維持電流。由于本發(fā)明的通斷在電池的負池，所以涓電阻是連接在電池的負極與地線之間。也即是并聯(lián)在開關管的兩端。

當被充電池沒有接觸好時，接觸指示發(fā)光管不亮，當被充電池接觸好后，接觸指示發(fā)光管亮。接觸指示發(fā)光管的電流通道是電池的正極經(jīng)接觸指示發(fā)光管的到地，再經(jīng)過涓流保護電阻、涓流導向二極管導回到電池的負極。

本發(fā)明采用恒流充電，充電結束時，采用被充池電壓到位結束，對一大類被充電池例如對酸性電池充電，很有好處。

當被充電池充電到位后，觸發(fā)電壓超過可控硅的閥值后，可控硅陽極速為低位，，從而使充電部分兩管的基極由高位變?yōu)榈臀?，失去偏置，兩管處于斷開狀。停止向補充電池充電。與此同時，光指示與聲指示產(chǎn)生從電源流向地的電流通道，所以發(fā)出光與聲指示。

當被充電的電池充電滿時，此時所連的涓電流電阻與被充電池的負極形成通道，提供所需的維持的涓電流。

應指出的是本發(fā)明設計的充電單元，包含有兩只三極管，即是充電工作管（圖2中的9.11）與充電備份管（圖2中的9.21）。盡管充電單元內的充電工作管與充電備份管對被充電池組成了或門的充電兩電源工作電路。但是由設計措施的特殊性，平常只有充電工作管通電工作，而充電備份管卻處于開路狀態(tài)，但是一旦充電工作管損壞，充電備份管將自動投入通電工作。

在充電過程中，因為充電電流由恒流源提供，所以整個充電過程是恒流充電。

當被充電的電池充電滿后，因為被充電池的負極接有涓電阻，因而能向被充電池提供所需的維持的涓電流的對地通道。

1、線路特點分析：

（1）、恒流穩(wěn)壓源用三端集成穩(wěn)壓電路變換連成了恒流源的方式。

該恒流穩(wěn)壓源由三端穩(wěn)壓電路（圖2中的2.1）及恒流保護電阻（圖2中的2.3）與恒流可調電阻（圖2中的2.2）共同組成。主要功能將直流變?yōu)楹懔?，采用恒流充電?/p>

該單元的恒流源采用78系列的三端集成穩(wěn)壓源變換而來，優(yōu)點一是恒流值可調，適應面寬，二是具有保護電路，三是線路簡潔。其中的可調電阻可以調整恒流大小，固定電阻是對可調的最小值進行限制約束。

當充電回路開關管處于斷路時，恒流穩(wěn)壓源的輸出有兩個電阻通道。一個是涓流電阻（圖2中的8.1），該電阻功能是充電結束后對被充電池提供所需的維持電流。第二個是恒流穩(wěn)壓源輸出對地所連的泄放電阻（圖2中的2.5），兩個電阻共同組成恒流的泄放功能，形成對恒流穩(wěn)壓源的一種保護，其原因當充電回路驟然停止而斷路時，恒流穩(wěn)壓源的輸出不會從較大的輸出電流驟然變?yōu)榱恪?/p>

（2）、取樣單元。

該單元由取樣上偏保護電阻（7.1）、取樣上偏可調電阻（7.2）、取樣下偏電阻（7.3）組成。其中結束可控硅控制端與地線相連的電阻稱為取樣下偏電阻（7.3），其余部分為上偏電阻。

取樣上偏可調電阻（圖2中的7.2）可以靈活地調整取樣電壓，又因為串聯(lián)了取樣上偏保護電阻（圖2中的7.1），所以在調試過程不會產(chǎn)生過大的偏差。由于結束可控硅（圖2中的6.2）的觸發(fā)靈敏，所以該線路與結束可控硅十分匹配。其取樣下偏電阻（圖2中的7.3）起了兩樣作用，一是與上偏電阻分壓，以觸發(fā)結束可控硅，二是取樣下偏電阻也是結束可控硅退出飽和的靈敏度調整，該值的調整得當。能使結束可控硅具有優(yōu)良的觸發(fā)性與退出飽和性能。

（3）、結束單元。

該單元由陽極電阻（圖2中的6.1）、結束可控硅（圖2中的6.2）、執(zhí)行二極管一（圖2中的6.3）、執(zhí)行二極管二（圖2中的6.5）組成。

該單元可控硅的陽極有兩路負載，第一路是可控硅陽極為高位時為充電單元中的兩三極管提供偏流，第二路是當陽極為低位時，為充電結束指示燈與聲控單元提供電流通道。兩路負載采用兩個執(zhí)行二極管作為隔離，使兩功能相互不干擾，即是當結束可控硅陽極為高位時，第二路的負載電流不會流向充電單元中的兩三極管的基極，從而使第二路為徹底斷路的情況。

該單元中的有源放大件采用可控硅，采用可控硅主要有幾方面的好處，一是當取樣電路的電壓值起過閥后，結束可控硅立即翻轉，因為該元件有強烈的正反饋，因而性能好。二是結束可控硅的閥值明顯。三是線路簡潔，比傳統(tǒng)的比較放電器線路更精簡。四是可控硅的應用電壓范圍遠高于集成電路，所以電氣性能更好。五是是相對更廉價。六是在本發(fā)明中如果采用傳統(tǒng)的比較放大器，則產(chǎn)生了新的有源件品種，不利于批量生產(chǎn)，同時也浪費了集成電路內部資源。

（4）、結束指示單元由限流電阻、隔離二極管與充電結束指示燈的串聯(lián)電路組成。

A、該單元由充電結束指示燈（圖2中的3.3）及所串聯(lián)的限流電阻（圖2中的3.1）、隔離二極管（圖2中的3.2）組成。

在充電過程時，結束可控硅（圖2中的6.2）陽極為高位，充電結束指示燈熄滅。

B、充電結束時，結束可控硅陽極為低位，所以充電結束指示燈（圖2中的3.3）發(fā)光，同時聲控單元有電流通道，所以聲響。由于語音片大多數(shù)工作電壓為1.5—3伏，所以采用充電結束指示燈（其PN節(jié)電壓為1.3伏）與隔離二極管串聯(lián)而成，同時光與聲共用了一個限流電阻。

（5）、充電單元中的轉換電路、充電工作管與充電備份管單元的特點及說明。

A、充電單元的組成及形成的主要主意義。

具維修統(tǒng)計，對于所有的充電器中最易壞的元件就是這個充電回路中執(zhí)行開與關的三極管。所以本發(fā)明中對該點進行了重點處理，該點措施也成為了本發(fā)明的一個重要核心。

充電單元主要由三部分組成：充電工作電路、充電備份電路、轉換電路組成。

其中轉換電路（較長2中的9.3）由一個或多個二極管串聯(lián)而成，串聯(lián)在充電備份電路中的充電備份管集電極上。

充電工作電路是由充電工作管（圖2中的9.11）與充電工作管的基極電阻（圖2中的9.12）組成。

充電備份管單元是由充電備份管（圖2中的9.21）與充電備份管的基極電阻（圖2中的9.22）組成。

上述三部分之所以本發(fā)明中一個最重要的核心。其原因本發(fā)明設計了這樣電路后，從通電的一開始充電工作管就始終處于開通與關閉的工作狀態(tài)，而充電備份管單元則處于斷路的“休眠狀態(tài)”，一旦充電工作管單元損壞而停止工作時，充電充電備份管將自動投入工作，因此大大提升了充電器的壽命。

B、產(chǎn)生兩單元“工作與備份式工作”的原因分析。

充電工作管與充電充電備份管的線路對稱，而且激勵后的效果都是使兩三極管飽和，但是充電工作管的集電極比充電備份管的集電極少串轉換電路的二極管，即是少轉換電路中多只二極管PN節(jié)的電壓，所以當兩管均為飽和時，充電電流將從充電管集電極通過，而充電備份管的集電極電流將被充電管“短路”，所以只要充電工作管未被損壞，這種狀態(tài)將一直持續(xù)下去，由于充電備份管集電極無電流，所以無功率消耗，將一直處于休眠的狀態(tài)，一旦充電管損壞或性能變弱，充電備份管將自動投入，代替充電管工作。

也由于充電備份管集電極串聯(lián)的轉換電路，動態(tài)電阻很小，所以不會影響充電部分的正常工作，但確對兩管的狀態(tài)轉換起到重要作用。因而使線路保持著兩管工作時的優(yōu)秀的性能，也由于轉換電路中的二極管采用了面結合型二極管，其容量很大，不會損壞。

此外還應說明幾點，一是在理論上三極管的壽命盡管很高，但是三極管本身的生產(chǎn)過程，及充電器在制作中對三極管的焊接等方面的原因，或在使用過程中的不當因素，常常使三極管這樣的壽命受到挑戰(zhàn)，達不到這樣的要求，而這樣的自動切換工作，就是對這種三極管達不到高壽命的一種彌補。二是由于兩三極管參數(shù)一致，工作時都是處于開通與斷開的開關狀態(tài)，所以無論是充電工作管工作，還是充電備份管工作，所以整個充電性不會發(fā)生變化。三是采用一管（本發(fā)明中的充電備份管）為休眠狀，所以該管的功率消耗近似為零，而三極管壽命與其所消耗的功率有很大的關系，所以不易損壞，而比用兩管采用簡單的并聯(lián)關系連接工作可靠性好得多，而且采用那樣簡單地并聯(lián)，不可能其中一管為零功耗消耗。而成為一種備份管。

因為上述原因，所以要本發(fā)明采用“工作與備份式工作”的方式措施意義是很大的。

轉換電路之所以產(chǎn)采用兩個或兩個以上的二極管串聯(lián)主要原因有二，一是兩個二極管封門有更大的空間，余量更大，二是可以成為批量生產(chǎn)中的取樣件，即是檢查該路無電流時，可以不斷開該支路將表串聯(lián)在支路中，而可直接將電流表并聯(lián)在二極管兩端就可，對生產(chǎn)有利。

（6）、聲控單元。

本發(fā)明設計有聲音提示，但是該電路為充小電池時，充電器不可能裝喇叭之類的較大體積的發(fā)音體，只能采用片狀的壓電陶瓷片（圖3中的5.2），為了提升音量，所以在壓電陶瓷片的兩極增焊了一個助音電阻（圖3中的5.9），成為音頻的一通路，能達到提升音量的目的。調試到位，效果會明顯增加。

本發(fā)明實施后有著突出的優(yōu)點：

1、由本發(fā)明一是大大提高了充電器的壽命，減少了充電器的報廢率，二是對被充電池實現(xiàn)了科學充電，增進了維護，延長了被充電池的壽命，減少了報廢率。而采用了這樣充電方式，甚至對已失效的可充電池，有一定程度的修復作用。而電池對環(huán)境污染相對較大。而這兩種產(chǎn)品，無論是可充電池，還是配套的充電器，都是現(xiàn)代生活普遍應用的種類，所以能增強兩種產(chǎn)品的環(huán)保。環(huán)保無小事，所以本發(fā)明有積極意義。

2、也有著重要的經(jīng)濟價值，對于普通的電子產(chǎn)品的價值，如充電器這類產(chǎn)品，在沒有名貴的元材料下，所以第一是科技價值，第二是人工加費，第三才是元件的成本，而本發(fā)明所增加的元件有限。本發(fā)明實施后，使用者后會明顯感覺到一是充電器壽命的延長，二是被充電池壽命延長，三是容量不會發(fā)生明顯變化，因此社會一定會接受，承認其科學價值，因此這種優(yōu)良的產(chǎn)品會代替劣質產(chǎn)品。由于現(xiàn)代生活中，該產(chǎn)品用途極為普遍，所以會產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟價值。

3、由于采用恒流源的充電方式，而結束時采用限壓方式，對很多電池能進行科學的維護?？茖W充電對電池的壽命與容量有很大影響，所以網(wǎng)上還有這樣的論點，很多電池不是用壞的，而是被充壞的這一說法，所以很多高級的家用電器，明確地提出對所使用的電池要用專業(yè)的充電器充電。

4、本發(fā)明性能優(yōu)異，一是恒流值靈活可調二是開關管可以采用大功率高反壓的三極管，三是充電結束后有聲提示，使用者很方便。所以對被充電池的適應面很寬，可以形成系列產(chǎn)品，此外本發(fā)明還有充電結束后不怕過充等優(yōu)點。

5、各單元相連科學，并做到了綜合利用，因而線路電路精簡、可靠性高。盡管多了語音片，但是因元件少線路精簡，語音片小面薄，但仍就很好安裝。

6、易生產(chǎn)，易調試，很適合中小微型企業(yè)生產(chǎn)。

7、本產(chǎn)品充電主要有源件采用了分離件，其好處是其電壓的適應面高于集成電路，因而有更大的適應空間。增加了助音電阻后，聲指示功能明顯，所以本發(fā)明呈現(xiàn)效果好，但成本低的優(yōu)勢。利于普及。

附圖說明

圖1是恒流定時充電器單元關系圖。

圖中：1、恒流定時充電器電源輸入；2、恒流穩(wěn)壓源；2.5、泄放電阻；2.6、導向二極管；3、結束顯示單元；5、聲控單元；6、結束單元；7、取樣單元；8、涓流電路；9、充電單元；9.1、充電工作電路；9.2、充電備份電路；9.3、轉換電路； 10、負載單元。

圖2是恒流定時充電器電路原理圖。

圖中：1、恒流定時充電器電源輸入；2.1、三端穩(wěn)壓電路；2.2、恒流可調電阻；2.3、恒流保護電阻；2.5、泄放電阻；2.6、導向二極管；3.1、限流電阻；3.2、隔離二極管；3.3、充電結束指示燈；5、聲控單元；6.1、陽極電阻；6.2、結束可控硅；6.3、執(zhí)行二極管一；6.5、執(zhí)行二極管二；7.1、取樣上偏保護電阻；7.2、取樣上偏可調電阻；7.3、取樣下偏電阻；8.1、涓流電阻；8.2、涓流保護電阻；8.3、涓流導向二極管；9.11、充電工作管；9.12、充電工作管的基極電阻；9.21、充電備份管；9.22、充電備份管的基極電阻；9.3、轉換電路；10.1、被充電池；10.2、被充電池接觸指示燈；10.3、被充電池接觸指示保護電阻。

圖3是聲控單元圖。

圖中：5.1、語音體；5.2、壓電陶瓷片；5.3、壓電陶瓷片的一極，5.5、壓電陶瓷片的另一極；5.9、助音電阻。

圖4是檢測恒流穩(wěn)壓源的電路圖。

圖中：1、恒流定時充電器電源輸入；2.1、三端穩(wěn)壓電路；2.2、恒流可調電阻；2.3、恒流保護電阻；2.5、泄放電阻；2.6、導向二極管；12、電流表；13、電流表紅表筆；14、電流表黑表筆；16、假負載串聯(lián)的二個二極管；17、假負載調整電阻；18、假負載調整保護電阻。

圖5是充電工作管及切換時電流表的檢測原理圖。

具體實施方式

圖1、2、3、4、5例出了恒流定時充電器一種實施制件實例。

一、挑選元件：集成電路選用78系列如7812，三極管采用8050，語音體中的語音片，無特殊要求，發(fā)音體中的壓電陶瓷片的大小根據(jù)安裝機盒定，二極管采用面結合型二極管，可調電阻，與其它的阻容件無特殊要求。

二、制作電路板、焊接：按圖2的原理圖制作電路板，按圖2的原理圖焊接元件。

恒流穩(wěn)壓源由三端穩(wěn)壓電路、恒流可調電阻、恒流保護電阻組成：三端穩(wěn)壓電路的輸入端接恒流定時充電器電源輸入，三端穩(wěn)壓電路的輸出端接恒流可調電阻的一端，恒流可調電阻的另一端接恒流保護電阻后成為恒流穩(wěn)壓源的輸出，三端穩(wěn)壓電路的接地端接恒流穩(wěn)壓源的輸出。

結束指示單元由限流電阻、隔離二極管與充電結束指示燈的串聯(lián)電路組成。

隔離二極管與充電結束指示燈串聯(lián)，聲控單元與隔離二極管、充電結束指示燈的串聯(lián)電路并聯(lián)，其并聯(lián)的一端接限流電阻到三端穩(wěn)壓電路的輸入，并聯(lián)的另一端接結束單元中執(zhí)行二極管到結束可控硅的陽極。

結束單元由陽極電阻、結束可控硅、執(zhí)行二極管一、執(zhí)行二極管二組成。

取樣單元由取樣上偏保護電阻、取樣上偏可調電阻、取樣下偏電阻組成。

充電單元由充電工作電路、充電備份電路、轉換電路組成。

充電工作管的基極電阻與充電備份管的基極電阻的一端都接執(zhí)行二極管一的正極，充電工作管的基極電阻的另一端接充電工作管的基極，充電備份管的基極電阻的另一端接充電備份管的基極，充電工作管的集電極接被電池的負極，被充電池的負極接轉換電路到充電備份管的集電極，充電工作管與充電備份管的發(fā)射極接地線。

聲控單元由語音片、壓電陶瓷片、助音電阻組成；助音電阻接在壓電陶瓷片的兩極上，壓電陶瓷片的兩極分別接語音片的兩端。

三、通電檢查與調試。

1、對恒流穩(wěn)壓源的檢查。對其檢查與測試見圖4。

A、焊接一個假負載，用2至3個二極管串聯(lián)，再與調整電阻，與調整保護電阻串聯(lián)。其中這兩只電阻應選功率大的種類。

B、用假負載代替被充充電池，用萬用表的電流表（圖4中的12）紅筆串在假負載中，或紅筆接在假負載中的二極管正極，黑筆接二極管負極。

調整假負載的阻值，此時電流表的批示不發(fā)生變化。如果正確，說明恒流源工作正常。

C、調節(jié)恒流穩(wěn)壓源的電流值，使其恒流值符合要求。

2、對取樣及結束單元的檢查與調試。

用一只三極管連成可調的穩(wěn)壓管模擬電路，代替被充電池成為假負載。后稱假負載。用萬用表的電壓檔連接以充電輸出端與地之間。

調試假負載，讓萬用表中的電壓檔顯示為不同的電壓值，如6伏，12伏，18伏，24伏。

調節(jié)取樣上偏可調電阻（圖2中的7.2）之值，使之分別在6伏、12伏、18伏、24伏值時，時均有結束單元中的可控硅陽極均有低位輸出，否則應換取樣可調限值電阻與取樣可調電阻之值.

附加說明，用一只三極管連成可調的穩(wěn)壓管模擬電路的原理，當該管的上偏電阻變高時，充電端的電壓要增高才能擊穿該管的偏置電壓，使該管進入放大狀態(tài)，該假負載三極管的集電極電壓有一個變化的范圍，因而可以模擬成一個不同的穩(wěn)壓二極管，因而可以模擬出6伏、12伏、18伏、24伏之值。