專利名稱：全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置，屬于電學(xué)中電源的一種。
現(xiàn)有的充電機(jī)、直流穩(wěn)壓電源一般是兩個(gè)獨(dú)立的分開的裝置，就拿充電機(jī)來(lái)說(shuō)，有采用恒壓充電的，有采用恒流充電的，也有手動(dòng)恒流、恒壓轉(zhuǎn)換的，需人工值守，恒壓充電，開始電池電壓低，電流過(guò)大，充電后期，電流過(guò)小，充不滿；恒流充電，在充電后期電流過(guò)大，造成過(guò)充電，這兩種情況對(duì)電池充電都不利。不間斷電源，即當(dāng)市電中斷，電池經(jīng)直流變換或逆變，對(duì)工作設(shè)備，照明等供電，一般采用繼電器轉(zhuǎn)換，對(duì)計(jì)算機(jī)、精密儀器及設(shè)備易造成誤差?；驘o(wú)過(guò)放電保護(hù)措施，使電池在無(wú)人值守情況下過(guò)放電而損壞。有些電路有過(guò)放電保護(hù)，但采取的是用繼電器完全斷開電池的方法，當(dāng)市電來(lái)電后需要人工啟動(dòng)。如不完全斷開電池，則電池在斷開負(fù)載后電池電壓將回升，又將對(duì)負(fù)載供電，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)后還是將造成電池過(guò)放電。
本實(shí)用新型的目的，就是要研制一種實(shí)行恒流充電，充滿后自動(dòng)轉(zhuǎn)入浮充電，并維持恒壓，以及無(wú)觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換，具有電池過(guò)放電保護(hù)的全自動(dòng)控制不間斷電源的整體設(shè)備。
這種全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置，如

圖1所示，由電源變壓器(B1)、半可控橋式整流電路(B13、B14、SCR)、直流同步工作電源(D1～4、WY1～2)、觸發(fā)脈沖電路(B2、UJT、BG1、BG2)、恒流控制電路(W1、IC1－1、D8)、電流取樣(FL)、充電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路(R18、W3、WY4、BG3、BG4、IC1－2、D9)、其中包括模擬可控硅電路(BG3、BG4)、充電恒壓電路(W2、IC1－2、D9)、短路保護(hù)電路(IC1－3、D12、D10)、電池過(guò)放電保護(hù)電路(BG5、BG6)、振蕩及功放電路(IC2、BG7、BG8、B3)、整流供電電路(D16、D17、L2、RD4)以及電池(DC)組成。
上述電路的連接關(guān)系是電源變壓器(B1)共有四組，一組接市電，一組接指示燈，一組供半可控橋式整流電路(D13、D14、SCR)，還有一組供直流同步工作電源(D1～4、WY1～2)，半可控橋式整流電路中的可控硅(SCR)受觸發(fā)脈沖電路(B2、UJT、BG1、BG2)的控制，半可控橋式整流電路的整流輸出輕濾波，給電池(DC)充電，電流取樣(FL)串接在電池(DC)負(fù)端與半可控橋式整流電路(D13、D14、SCR)之間，為電流表的分流器，還與恒流控制電路(W1、IC1－1、D8)中的W1一端連接，觸發(fā)脈沖電路(B2、UJT、BG1、BG2)中BG2的基極同時(shí)連接恒流控制電路(W1、IC1－1、D8)中的D8，充電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路(R18、W3、WY4、BG3、BG4、IC1－2、D9)和充電恒壓電路(W2、IC1－2、D9)中的D9短路保護(hù)電路(IC1－3、D12、D10)中的D10，且受直流同步工作電源(D1－4、WY1～2)供電，直流同步工作電源(D1～4、WY1～2)的輸出經(jīng)穩(wěn)壓、濾波(WY3、C3、C4)后供恒流控制電路，充電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路、充電恒壓電路，短路保護(hù)電路的直流工作穩(wěn)壓電源，電池過(guò)放電保護(hù)電路(BG5、BG6)通過(guò)分壓電阻并接于電池(DC)同時(shí)控制振蕩電路(IC2)，振蕩及功放電路(IC2、BG7、BG8、B3)的輸出至整流供電電路(D16、D17、L2、RD4)。
工作原理如下(見圖1)市電經(jīng)電源變壓器(B1)后，一組供半可控橋式整流電路(D13、D14、SCR)整流成直流，經(jīng)濾波給電池(DC)充電，充電電流的大小取決于觸發(fā)脈沖電路(B2、UJT、BG1、BG2)對(duì)可控硅導(dǎo)通角的控制，對(duì)電池充電電流經(jīng)電流取樣(FL)連接至電位器W1，取樣的電壓與原W1上的電壓反相迭加后送入運(yùn)算放大器(IC1－1)的同相輸入端，如充電電流過(guò)大，則電流取樣(FL)的負(fù)端更負(fù)，送入運(yùn)算放大器(IC1－1)同相輸入端電位下降，輸出也因之下降，二極管(D8)更加導(dǎo)通，將觸發(fā)脈沖電路中三極管(BG2)基極電壓進(jìn)一步下降，三極管(BG2)實(shí)為放大管，集電極電壓則上升，因而三極管(BG1)基極電壓上升，三極管(BG1)趨向截止，對(duì)于觸發(fā)脈沖電路來(lái)說(shuō)，三極管(BG1)相當(dāng)于一個(gè)可變電阻，愈截止，電阻愈大，充放電時(shí)間常數(shù)增大，振蕩頻率降低，經(jīng)單結(jié)晶體管(UJT)及脈沖變壓器(B2)輸出至可控硅(SCR)控制極，使之導(dǎo)通角減小，電流減小，達(dá)到給電池充電電流減小的目的。反之，充電電流過(guò)小，經(jīng)恒流控制電路(W1、IC1－1、D8)、觸發(fā)脈沖電路(B2、UJT、BG1、BG2)控制可控硅導(dǎo)通角增大，對(duì)電池充電電流增大。因此調(diào)節(jié)電位器(W1)可予設(shè)對(duì)電池充電電流的恒流值。電池的電壓經(jīng)保險(xiǎn)(RD3)后取樣至充電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路(R18、W3、WY4、BG3、BG4、IC1－2、D9)，調(diào)節(jié)電位器(W3)予設(shè)電池電壓達(dá)到某一值為充滿，后轉(zhuǎn)入浮充電恒壓，若電池電壓達(dá)到或超過(guò)這一值，經(jīng)電阻R18、W3分壓后的電壓值使穩(wěn)壓管(WY4)擊穿，使三極管(BG3、BG4)迅速飽和導(dǎo)通，而且當(dāng)電池電壓降低，WY4不再擊穿，三極管(BG3、BG4)仍維持飽和導(dǎo)通狀態(tài)，這就是模擬可控硅電路(BG3、BG4)，BG3的集電極接BG4的基極，BG3的基極接BG4的集電極，BG4的發(fā)射極接地，BG4基極電阻接地，BG3發(fā)射極作為輸出，使運(yùn)算放大器(IC1－2)的同相輸入端電位下降，(IC1－2)輸出也下降，二極管D9開始導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖電路中的三極管(BG2)基極電位下降，觸發(fā)脈沖電路頻率降低，可控硅(SCR)導(dǎo)通角減小，對(duì)電池充電電流減小，轉(zhuǎn)入浮充電恒壓工作，電池電壓有所下降，由于模擬可控硅電路(BG3、BG4)的維持導(dǎo)通作用，二極管(D9)繼續(xù)開通，此時(shí)電池電壓取樣，經(jīng)電位器(W2)、電阻分壓，送入運(yùn)算放大器(IC1－2)的反相輸入端，因此，調(diào)節(jié)電位器(W2)予設(shè)恒壓浮充電電壓值，若電池電壓降低，取樣、分壓后送入(IC1－2)反相輸入端電壓下降，運(yùn)算放大器(IC1－2)輸出電位有所上升，觸發(fā)脈沖電路中的三極管(BG2)基極電位上升，電路脈沖頻率上升，可控硅導(dǎo)通角增大，充電電流增大，電池電壓就會(huì)回升。反之，電池電壓超過(guò)恒壓值，經(jīng)過(guò)上述電路反饋，使充電電流減小，電池電壓下降，這樣就實(shí)現(xiàn)了恒壓浮充電的目的，短路保護(hù)電路(IC1－3、D12、D10)的工作原理如下設(shè)電池短路，則電壓急劇下降接近零，取樣，經(jīng)電阻R20、R21分壓送入運(yùn)算放大器(IC1－3)的同相輸入端，輸出急劇下降，二極管(D10)導(dǎo)通，觸發(fā)脈沖電路頻率下降，可控硅關(guān)閉，無(wú)充電電流，由于運(yùn)算放大器(IC1－3)的反相輸入端接二極管(D12)正向到地，因此壓降0.7V左右，若不是電池短路，低于0.7V，則IC1－3輸出為正，二極管(D20)截止，切斷與觸發(fā)脈沖電路的聯(lián)系。
本裝置還為不間斷電源，就是具有振蕩及功放電路(IC2、BG7、BG8、B3)，集成電路(IC2)及其外加電阻電容構(gòu)成一振蕩電路，振蕩的交變信號(hào)送至三極管(BG7、BG8)作推挽功率放大，經(jīng)輸出變壓器(B3)至二極管(D16、D17)整流，濾波輸出。在市電中斷，電池供電過(guò)程中，若電池供電過(guò)久，電壓低于某一極限，則由電池過(guò)放電保護(hù)電路(BG5、BG6)使振蕩電路停振，無(wú)輸出，電池電壓經(jīng)電阻(W4、R23、R24)分壓，連接至三極管(BG5)基極，若電壓低于某一極限，三極管(BG5)導(dǎo)通，三極管(BG6)導(dǎo)通，連接三極管(BG5)集電極的集成電路10腳，使振蕩器停振，因而無(wú)整流輸出，由于(BG5、BG6)的斯密特電路的回差現(xiàn)象，克服了電池?cái)嚅_負(fù)載后電壓又回升使振蕩起振，負(fù)載又工作的缺點(diǎn)，一直到市電來(lái)后，才能自動(dòng)恢復(fù)正常工作。
圖1為本實(shí)用新型附圖。
實(shí)施例，作為無(wú)線電臺(tái)的通訊電源，可控硅SCR20A／200V，二極管D13、D1420A／200V，電池采用105AH，運(yùn)算放大器采用LM324內(nèi)含四組，只用三組，集成電路IC2W1524，二極管D1～41N4002，三極管BG1～63DG6，BG7、BG8F100C，電流取樣(FL)為0.0026Ω電阻，元件市場(chǎng)購(gòu)買，外殼機(jī)加工。
本設(shè)計(jì)為需要直流不間斷穩(wěn)壓電源的條件下實(shí)用，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通訊、電力、公安、醫(yī)療、電化教學(xué)等部門，其特點(diǎn)為一機(jī)兩用全自動(dòng)控制，無(wú)需人員值守輸出連續(xù)不間斷，充電電流，電壓可任意調(diào)節(jié)適應(yīng)各種型號(hào)蓄電池，具有多種保護(hù)功能，能同時(shí)輸出多種不同電壓，適應(yīng)不同設(shè)備的要求。線路簡(jiǎn)單，操作方便，可靠性高，效率高。電路稍加變動(dòng)即可改為備用逆變電源，供給交流輸出電壓。應(yīng)于范圍極其廣泛。
權(quán)利要求1.一種全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置，具有電源變壓器(B1)、半可控橋式整流電路(D13、D14、SCR)，其特征在于還具有直流同步工作電源(D1～4、WY1～2)、控制電路穩(wěn)壓電源(D5、C3、WY3)、觸發(fā)脈沖電路(B2、UJT、BG1、BG2)、恒流控制電路(W1、Ic1-1、D8)、電流取樣(FL)、充電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路(R18、W3、WY4、BG3、BG4、Ic1-2、D9)、模擬可控硅電路(BG3、BG4)、充電恒壓電路(W2、Ic1-2、D9)、短路保護(hù)電路(Ic1-3、D12、D10)、電池過(guò)放電保護(hù)電路(BG5、BG6)、振蕩及功放電路(Ic2、BG7、BG8、B3)、整流供電電路(D16、D17、L2、RD4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置，其特征在于所述的電流取樣(FL)，串接在電池(DC)負(fù)端與半可控橋式整流電路(D13、D14、SCR)之間，為電流表的分流器，還與恒流控制電路(W1、IC1－1、D8)中的W1一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置，其特征在于所述的充電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路(R18、W3、WY4、BG3、BG4、IC1－2、D9)中三極管(BG3)的集電極接三極管(BG4)的基極，三極管(BG3)的基極接三極管(BG4)的集電極，三極管(BG4)的發(fā)射極接地，基極電阻也接地，這就是模擬可控硅電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置，其特征在于所述的直流同步工作電源(B1、WY1～2、D1～4)供給觸發(fā)脈沖電路(B2、UJT、BG1、BG2)的工作電源，直流同步工作電源(D1～4、WY1～2)輸出經(jīng)穩(wěn)壓濾波(WY3、C3、C4)后供恒流控制電路、充電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路、充電恒壓電路、短路保護(hù)電路的直流穩(wěn)壓電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置，其特征在于所述的電池過(guò)放電保護(hù)電路(BG5、BG6)采用斯密特電路控制(IC2)停振而無(wú)輸出電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置，其特征在于所述的全自動(dòng)控制充電與不間斷電源共用一套半可控橋式整流電路(D13、D14、SCR)和電源變壓器(B1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置，其特征在于所述的利用一塊集成四運(yùn)算放大器(LM324)進(jìn)行恒流充電控制、恒壓浮充電控制、過(guò)流過(guò)壓短路保護(hù)、以及恒流恒壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換的電路。
專利摘要一種全自動(dòng)控制充電與不間斷電源裝置，一機(jī)兩用，全自動(dòng)控制，輸出不間斷，充電電流，電壓可任意調(diào)節(jié)，具有多種保護(hù)功能，能同時(shí)輸出多種不同電壓，適應(yīng)不同設(shè)備的要求，線路簡(jiǎn)單，操作方便，可靠性高，效率高，設(shè)計(jì)合理，應(yīng)用范圍廣，可廣泛用于計(jì)算機(jī)、通訊、電力、公安、醫(yī)療、電化教學(xué)等部門。
文檔編號(hào)H02J7/10GK2049835SQ8821832
公開日1989年12月20日 申請(qǐng)日期1988年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月30日
發(fā)明者王佐 申請(qǐng)人:王佐