CN106469916A - 一种低碳环保充电电路方案 - Google Patents

Abstract

一种低碳环保充电电路方案，属于电子技术，由充电部分，起动与结束单元，脉冲发生单元，接口单元，逻辑与充电显示单元，放电部分，负载单元共同组成，开通电源后，充电部分与放电部分向被充电池进行边充边放的科学充电模式，当充电部分开通时，放电部分关闭，充电部分关闭时放电部分开通，形成充电比放电过程长的脉冲充电形式，在充电部分与放电部分中都有休眠电路与工作电路，当工作电路工作时，休眠电路待命，当工作电路损坏后，休眠电路自动投入工作，从而保证了充电器的使用，当被充电的电池充电满后，充电部分与放电部分关闭，此时充电部分中的涓流电阻向被充电池提供所需的维持的涓电流。从而实现了科学脉冲充电，实现社会的环保。

Description

一种低碳环保充电电路方案

技术领域

属于电子技术技术领域。

背景技术

本企业在前段时间申请了保安产品系列，而该产品必须要备份电池，否则当无市电时，保安功能将成为一种虚设，而无市电的时候，恰恰又可能是发生保安事故的高峰时候。所以备份电池是必需的。而且备份电池的性能直接关系到整体的性能。

但是备份电池必需要对其充电维护，对备份电池的科学维护，直接关系到备份电池的寿命，与容量。有资料认为，电池常常不是用坏的，而是充电不当而损坏的。保安器材中的电池，属于专用电池，对体积容量有特殊要求，配备苛求于一般产品。因此如何保障备份电池寿命与容量不受影响这是问题之一。

问题之二是具维修资料统计，对一般的充电器，其内部的充电控制的有源件，如开关三极管等容易损坏，它产生故障占整个设备的故障率比例很大，因此如果该管损害，造成整机不能使用。因此这些看起来普通的技术问题，却成为了影响一个产品好坏的严重大事。

因为上述原因，为保证本企业所申请的保安产品的性能，本企业的充电部分不能采用普通的对电池的充电方法与普通的充电线路。

其常规的充电方法是采用单一直流充电法，这样的方法均会使电解液持续产生氢氧气体，其氧气在内部高压作用下，渗透至负极与镉板作用生成CdO ,造成极板有效容量下降。如果采用脉冲充电，而且采用采用充与放并存的方法，即充一定时间，如5秒钟，就放一定时间如1秒钟。这样充电过程产生的氧气在放电脉冲下将大部分被还原成电解液,可使析气量大大降低，减少析气量可以使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了铅酸蓄电池的内压，使下一阶段的脉冲充电更加顺利地进行，从而使铅酸蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使铅酸蓄电池有较充分的化学反应时间，从而减少了充电过程中铅酸蓄电池的析气量，提高了铅酸蓄电池的充电电流可接受能力。脉冲充电法充电一定时间如5秒钟，停止一定时间如放电1秒钟，如此循环。这种充电方法会使铅酸蓄电池在充电过程中所产生的氧气和氢气在停止充电脉冲下，大部分析出的氧气和氢气又被还原成了电解液，这不仅减少了铅酸蓄电池在充电过程中内部电化学副反应——水的电解所产生的析气量，而且对已经严重极化而引起失效的铅酸蓄电池还有修复作用，在使用本充电方法对失效的铅酸蓄电池充放电一定次数后，会使铅酸蓄电池的容量逐渐的恢复。又据资料介绍按又充电双放电的充电方法，或充电停充的办法，不仅对铅蓄电池很有帮助，而且对一些碱电池也有积极帮助。

但是按上述的充电方法，常规的线路也是存在技术难点的，因为常规的电路即不是又充又放的电路，其开关控制管都是故障的重点，如果让开关管处于脉冲的状态，更容易成为损害的机率，这是其一，其二是因为电路有充的控制，又有放电部分（或停充）的控制，因此损害的部位又增加了一倍，因此如果按传统的设计，必定线路 复杂，新增加了故障点，如何解决这些矛盾，成为了新难点。

随着现代生活的丰富，用电池的电器的种类越来越多，除了本企业所研究的保安器材外，还有很多产品，如数码机机，手机，等等，其充电器的要求，也有类似本企业要求的地方，所以对充电器的研究，不仅牵涉充电器本身的质量，还牵涉被充电池两个方面的问题。因些一个好的充电措施有着积极的意义。

低碳环保应从点滴抓起，应从细微抓起，这样才利于社会的长久进步与发展。

发明内容

为克服现有充电产品虽具有充电功能，但是对环保不足的弱点，本发明采用一种创新设计的一种低碳环保充电电路方案，用很少的有源件实现了自动切换的双备份不容易损坏的充电路，实现了对充电电池科学的充电、最大化的充电，从而最大化的延长充电器与被充电池的寿命与容量，实现社会的环保。

1、一种低碳环保充电电路方案由充电部分，起动与结束单元，脉冲发生单元，接口单元，逻辑与充电显示单元，放电部分，负载单元共同组成。

其中：充电部分由充电单元、充电休眠单元、切换一单元组成。

充电单元由涓电阻、充电三极管、充电三极管偏置电阻组成。

充电休眠单元由充电休眠三极管、充电休眠三极管偏置电阻组成。

切换一单元由数个切换二极管串联而成。

充电三极管与充电休眠三极管的发射极都接信号输入，充电休眠三极管偏置电阻的一端接充电休眠三极管的基极，充电三极管偏置电阻的一端接充电三极管的基极，充电休眠三极管偏置电阻的另一端与充电三极管偏置电阻的另一端都接在接口单元中接口三极管的集电极上，切换一单元的切换二极管接在充电休眠三极管的集电极与充电三极管的集电极之间，充电三极管的集电极即为充电单元的输出，涓电阻接在信号输入与充电单元的输出之间。

接口单元由接口三极管、基极电阻、门坎二极管组成：接口三极管的发射极接地线，基极电阻的一端接脉冲发生单元中脉冲发生器的运算放大器的输出端，基极电阻的另一端接门坎二极管的正极，门坎二极管的负极接接口三极管的基极。

脉冲发生单元由脉冲发生器的运算放大器、放电电阻、积分电容、频率可调电阻、同相分压上偏电阻、同相分压下偏电阻、导向二极管、占空比可调电阻、占空限制电阻组成：脉冲发生器的运算放大器的反相输入端与输出端之间接放电电阻，积分电容接在脉冲发生器的运算放大器的反相输入端与地线之间，导向二极管、占空比可调电阻、占空比限制电阻串联，接在脉冲发生器的运算放大器的反相输入端与输出端之间，脉冲发生器的运算放大器的输出端与同相输入端之间接同相分压上偏电阻，频率可调电阻与同相分压下偏电阻串联在脉冲发生器的运算放大器的同相输入端与地线之间。

起动与结束单元由取样可调电阻、取样下偏电阻、比较运放器、同相上偏电阻、同相下偏稳压管、取样可调限值电阻、钳位二极管1、钳位二极管2组成。

取样可调电阻与取样可调限值电阻串接在充电单元的输出与比较运放器的反相输入端之间，取样可调下偏电阻接在比较运放器的反相输入端与地线之间，同相上偏电阻接在信号输入与比较运放器的同相输入端之间，同相下偏稳压管接在比较运放器的同相输入端与地线之间，两个钳位二极管的负极都接在比较运放器的输出端上，钳位二极管1的正极接门坎二极管的正极，钳位二极管2的正极接放电门坎二极管的正极。

逻辑与充电显示单元由充电显示发光管与两功能电阻组成：两功能电阻的一端接信号输入，另一端接充电显示发光管的正极，充电显示发光管的负极接接口三极管的集电极。

放电部分由放电单元、放电休眠单元、切换二单元组成。

放电单元由放电切除开关、放电基极总电阻、放电门坎二极管、放电电阻、放电三极管、放电三极管基极电阻组成。

放电休眠单元由放电休眠三极管、放电休眠三极管基极电阻组成。

切换二极管由数个二极管串联而成。

放电基极总电阻的一端接充电显示发光管的正极，另一端接放电门坎二极管的正极，放电门坎二极管的负极接放电休眠三极管基极电阻与放电三极管基极电阻的一端，放电三极管基极电阻的另一端接放电三极管的基极，放电休眠三极管基极电阻的另一端接放电休眠三极管的基极，放电三极管与放电休眠三极管的发射极接地线，放电电阻的一端接充电单元的输出，放电电阻的另一端为两路，一路接放电三极管的集电极，另一路接切换二单元到放电休眠三极管的集电极，放电门坎二极管的负极接放电切除开关到地线。

负载单元由被充电池、电池接触显示、电池接触显示保护电阻组成：电池接触显示串联电池接触发显示保护电阻接在充电单元的输出与地线之间。

2、休眠管集电极的串联的切换二极管数量，比发射极到基极的二极管应多一个。

3、切换单元所串联的二极管为面结合型二极管，数量是一至二个。

进一步说明：

1、工作原理说明：

开通电源后，所有单元开始工作，其中充电部分内部两单元与放电部分内部两单元，向被充电池进行充电大于放电的过程。直到充电结束。

应指出的是仅管充电部分内充电单元与充电休眠单元对被充电池组成了或门充电方式，但是由设计措施的特殊性，平常只有充电单元通电工作，而休眠开关单元处于开路状态，但是一旦充电单元损坏，充电休眠开关单元将自动投入通电工作。

同理，应指出的是仅管放电部分内放电单元与放电休眠单元对被充电池组成了或门对被充电池形成充电方式，但是由设计措施的特殊性，平常只有放电单元通电工作，而放电休眠开关单元处于开路状态，但是一旦放电单元损坏，放电充电休眠单元将自动投入通电工作。

在充电过程中，因为脉冲发生单元工作，不断控制充电部分内部两管处于开通与断开状态，所以整个工作过程是采用的脉冲电流充电。

在脉冲充电过程中，采用的充电物理过程是，即在充电又在放电特殊的形式。也可以采用放电开关将放电部分进行切除，而只采用脉冲充电的形式，从而增加了灵活的选择性。

在充电与放电共存的充电规律是，在脉冲的一周期之内，当在充电管开通时放电管关闭，反之在当在充电管关闭时放电管开通。由于在脉冲的一周期之内，充电的时间长，而放电的时间短，所以充电过程是处于交流充电状态。这样的充电方式有利于对电池的科学维护，同时对已损坏 的电池也有一定程度的恢复作用。

当被充电池没有接触好时，或被充电池充电到位后，因为充电输出端输出高位，起动与结束单元经过比较放大，输出低位信号，钳位接口电路三极管的基极为低位，使接口三极管的基极为低位，因而使该管集电极为高位，从而使充电部分两管的基极为高位，使该两管处于反向偏置，从而使两管处于断开状。停止向补充电池充电。

与此同时因为起动与结束单元经过比较放大，输出低位信号，钳位了放电基极总电阻（图中10.3），所以放电部分两管集电极为高，停止对被充电池的放电。

当被充电的电池充电满后，充电部分与放电部分关闭，此时所连的涓电阻向被充电池提供所需的维持的涓电流。

1、线路特点分析：

（1）、起动与结束单元。

该单元由取样可调电阻（图2中的501.4）、取样下偏电阻（图2中的501.3）、比较运放器（图2中的501）、同相上偏电阻（图2中的501.1）、同相下偏稳压管（图2中的501.2）、取样可调限值电阻（图2中的501.5）、钳位二极管1（图2中的501.7）、钳位二极管2（图2中的501.8）组成。

比较运放器（图2中的501）的同相端下偏接成了稳压管，所以其比较电压很稳定。反相端的取样可调电阻（图2中的501.4）可以灵活地调整取样电压，又因为串联了取样可调限值电阻（图2中的501.5），所以在调试过程不会产生过大的偏差。由于比较放大器有很高的灵敏度。所以起动与终止效果明显。

（2）、接口单元。

该单元由接口三极管（图2中的701）、基极电阻（图2中的701.2）、门坎二极管（图2中的701.1）组成组成。

接口三极管（图2中的701）基极串联有门坎二极管（图2中的701.1），主要作用是一旦脉冲发生器的运算放大器（图2中的611）输出为低位时，能可靠使接口三极管基极为零位。

接口三极管主要有四大功能。

一是产生充电单元的脉冲充电逻辑。其原因是在脉冲单元的激励下，经过该管的传递，使充电单元中两个三极管的基极产生高低的脉冲变化。（接口三极管集电极为低位时，充电单元是正向偏置，为通电的状态，反之接口三极管集电极为高位时，充电单元是无偏置，为断路状态）从而使该单元的集电极产生高低状的变化。使整个充电过程成为脉冲充电状。

二是与充电显示发光管（图中801.1）与两功能电阻（图中801）的配合下，提供放电部分的脉冲激励电流。从而产生放电逻辑功能。这样结构的最大好处是可以省掉一个必须为放电部分所需的反相三极管。因而使电路更简化。其原因是，这个反相三极管不能由接口三极管直接担任。

如果简单地将放电部分的基极输入连在接口三极管集电极上，当接口三极管集电极为高位时，就有分流电流流向放电部分两三极管的基极。产生的负向作用是当充电部分此时本应关闭时，因有分流存在，充电部分就不可能彻底关闭。成为了又充又放的矛盾情况。经过了充电显示发光管隔离后，流入放电部分的两三极管的基极所需的电流，不由充电三极管偏置电阻（图2中的201.3）提供，而改由充电显示发光管所串联的两功能电阻提供，（参见附图五），就彻底地避免了此问题。所以可以减少了一个反相三极管，但是性能却不会受到影响。

三是作为结束充电状态的开关管。被充电池电压升高后，起动与结束单元输出低位信号，钳位了接口三极管基极，导致接口三极管集电极电压为高位，使充电单元的两三极管关闭。

四是实现了电压与电流关系的扩展，因为该电路可用于较高的被充电池及较大功率的电池充电，其充电电压可能为12伏如为24伏，这样高的电压可能高于普通集成电路承受的电压，同时当被充电池为大容量时，充电三极管基极电流可能很大，所以可以通过口三极管后可以作扩展，而不受约束。

（3）、逻辑与充电显示单元。

该单元由充电显示发光管（图2中的801.1）与两功能电阻（图2中的801）组成。

形成的原理是当接口三极管集电极为高位时，作为负载的充电显示发光管所形成的支路成断路。反之接口三极管集电极为低位时，有灌电流从电源流向接口三极管集电极，充电显示发光管亮。采用这样的连接方法是可以节约回路压降。同时一个很重要的原因是，与接口三极管的配合，可以减少一个三极管，而使线路精减。（原理已在接口三极管中“二是”所述）。

（4）、脉冲发生单元。

该单元的特点是不仅是一振荡发生器，在线路中不仅可以调整频率，而且可以调整占空比。

脉冲发生单元。在本发明中有三点作用，一是通过接口三极管控制充电部分，且充电的形式成为脉冲充电的形式。二是通过接口三极管控制放电部分，且充电全过程中，实现边充电边放电的复合形式。三是实现占空比的调节。使充电的全过程，在实现又充电与放电的复合过程，保持着最佳的状况。

其形成脉冲、并频率可调的原理是，由脉冲发生器的运算放大器（图2中的611）的输出端与同相端所连的同相分压上偏电阻（图2中的611.4）与同相端对地的同相分压下偏电阻（图2中的611.5），成为了同相端的的比较电压，也成为阀值电压，当运算放大器的输出端为高位时，通过占空比可调电阻（图2中的611.7）的串联支路向积分电容（图2中的611.2）充电，当充到阀值时，输出端骤变为低位，这时积分电容通过占空比单元中的放电电阻（图2中的611.1）向输出端放电，当电位低于同相端时，运算放大器输出端变为高位，开始第二周期的充电过程。频率可调电阻（图2中的611.3）形成了振荡频率粗调，可以调整频率。

本发明设计有占空比可调线路，以实现对被充电池的充放电时间的调整。占空比的意义是脉冲在一个周期内，高位时间与低位时间的比例。

实现占空比可调是由向电容充电的占空比可调电阻（图2中的611.7）、导向二极管（图2中的611.6）、占空限制电阻（图2中的611.8）串联支路与放电电阻（图2中的611.1）组成。

形成脉冲占空比不一样且可以实现可调的原理是：在该单元中放电电阻的阻值（611.1） 很大，而串联支路中实行充电的占空比可调电阻与占空限制电阻的阻值很小，所以当脉冲发生器中的运算放大器为输出为高位时，对积分电容的充电，主要由串联支路完成（因为该支路串联电阻阻值小），反之在电容放电时，由于导向二极管处于反向偏置，所以成为断路，积分电容放电只能通过放电电阻完成，所以形成了输出电压低的时间长，而输出高的时间短的情况。

这样的情况落实到对电池充电时，在脉冲的一个周期时间内是充电时间长而放电的时间短，而在整体上对补充 电池形成 的是充电的态势。

由于该单元中的充电支路为两电阻串联，而其中之一电阻为可调，串联总电阻值小则对积分电容充电快，所以运算大器的输出端高位的时间就越短，反之越长，从而实现了占空比可调电阻。与可调电阻串联的因定电阻意义是在占空比可调电阻过程中，即使可调电阻为零，不至于该支路的电阻值为零 。

由于发生单元具有频率可调电阻与占空比可调电阻，所以对被 充电池的充电可以实现相对 的最大科学化。

（5）、充电部分中的的切换一单元、充电单元与充电休眠单元的特点及说明。

切换一单元由一个或多个(一般为两个)二极管串联而成，该单元虽然元件少，但是在与充电休眠三极管的配合下，起到十分重要的作用。

充电单元由涓电阻（图2中的201、1）、充电三极管（图2中的201、2）、充电三极管偏置电阻（图2中的201、3）组成。

充电部分中的充电休眠单元由充电休眠三极管（图2中的301）与充电休眠三极管偏置电阻（图2中的301.1）组成。

上述单元在本发明中是一个最重要的核心。其原因是本发明设计了这样形式的单元能使充电单元从通电的一开始就始终处于正常的工作开关工作状态，而充电休眠单元则处于断路的“休眠状态”，一旦充电单元损坏而停止工作时，充电休眠单元将自动投入工作，因此大大提升了充电器的寿命。

具维修统计，对于所有的充电器中最易坏的元件就是这个充电回路中执行开与关的三极管。所以本发明中对该点进行了重点处理，用两个三极管特殊的“并联”且封门的方式，来作为本发明的充电部分元件。

本发明措施实施后，形成了这样的工作原理：由于充电三极管集电极未串联二极管成为最后输出，而充电休眠三极管串联了二极管后才是最后输出，因此一旦两管同时有输出，必定是充电三极管的输出的电压将高于充电休眠三极管的最后输出。这时的情况是，切换单元的二极管必定会成为反向偏置，而被封门而无输出。即是充电休眠三极管无输出电流，因而不产生功率输出，不产生电磨损，基本上不会损坏，而称为充电休眠三极管，也成为了一种特殊的备用替换管，只要充电三极管处于工作状态，充电休眠三极管就处于“休眠”状态。正常情况下，充电任务只由充电三极管完成。在本发明中，充电三极管即为“工作管”。当充电三极管损坏后，无电流输出，此时充电休眠三极管因失去封门电压，立即向外输出电流，实现了正常的自动切换。充电器不会因此报废。因而大大地提高了充电器的可靠性。

此外还应说明两点，一是由于在理论上三极管的寿命很高，但是三极管本身的生产过程，及充电器在制作中对三极管的焊接等方面的原因，或在使用过程中的不当因素，常常使三极管这样的寿命受到挑战，达不到这样的要求，而这样的自动切切换工作，就是对这种三极管达不到高寿命的一种弥补。二是由于两三极管参数一致，工作时都是处于开通与断开的开关状态，所以无论是充电 三极管工作，还是充电休眠三极管工作，所以整个充电性不会发生变化。三是采用一管（本发明中的充电休眠三极管）为休眠状，该管的功率消耗近似为零，而三极管寿命与其所消耗的功率有很大的关系，所以不易损坏，而比用两管采用简单的并联关系连接工作可靠性好得多。

切换一单元之所以采用两个二极管串联主要原因有二，一是两个二极管封门有更大的空间，余量更大，二是可以成为批量生产中的取样件，即是检查该路无电流时，可以不断开该支路将电流表串联在支路中，因为那样操作不便。而可直接将电流表并联在二极管两端就可。

（6）、放电部分中的切换二单元、放电单元与放电休眠单元的特点及说明。

切换二单元由数个二极管串联而成。

放电单元由放电切除开关（图2中的10.6）、放电基极总电阻（图2中的10.3）、放电电阻（图2中的10.9）、放电三极管（图2中的10.2）、放电三极管基极电阻（图2中的10.8）组成。

放电休眠单元由放电休眠三极管（图2中的11、1）、放电休眠三极管基极电阻（图2中的11.2）组成。

放电部分中的三个单元有三方面的意义，因而也成为了本发明的核心重点。

一是在充电的全过程中，又进行了适时的放电，即是在脉冲的一个周期内，当脉冲发生器中的运算放大器（图2中的611）输出为高位时，充电部分处于开路停止状态时，此时的放电部分导通对电池进行瞬态放电。反之在脉冲的一周期内，当脉冲发生器中的运算放大器（图2中的611）输出为低位时，充电部分处于导通充电状态时，此时的放电部分又处于断路关闭状态。形成这样的逻辑关系的原因是接口三极管（图2中的701）承担了相应的逻辑功能，同时又对两部分起了隔离作用。使之相互不影响。被充电池在充电全过程中处于又充又放的状态，在充放得当的情况下，其好处是可以实现充电的最大科学化。甚至能让有些电性能处于很差的状态下，能得以一定程度的恢复。

二是放电部分因为在放电时电流仍较大，所以仍然采用了放电单元与放电休眠单元共存的形式，在放电三极管工作放电时，由于放电 休眠三极管因串联有切换二单元，产生了阀值，所以放电电流将被放电三极管的通道短路，而放电休眠三极管支路则处于无电流的“休眠状态”，成为了一种备用管。当放电三极管损坏而断路时，放电休眠三极管支路自动投入工作，因此大大提升了放电部分的的寿命。

三是放电单元的基极对地连接有放电切除开关，增加了灵活性。

本发明实施后有着突出的优点：

1、由本发明一是大大提高了充电器的寿命，减少了充电器的报废率，二是对被充电池实现了科学充电，增进了维护，延长了被充电池的寿命，减少了报废率。而这两种产品，无论是可充电池，还是配套的充电器，都是现代生活普遍应用的种类，所以能增强两种产品的环保。环保无小事，所以本发明有积极意义。

2、本发明也有着重要的经济价值，对于普通的电子产品的价值，如充电器这类产品，在没有贵重元材料下，其要点：第一是科技价值，第二是人工加费，第三才是元件的成本，而本发明所增加的元件有限。本发明实施后，使用者后会明显感觉到：一是充电器寿命的延长，二是被充电池寿命延长，三是容量不会发生明显变化，因此社会一定会接受，承认其科学价值，因此这种优良的产品会代替劣质产品。由于现代生活中，该产品用途极为普遍，所以会产生显著的经济价值。

3、采用 又充又放的充电形式，对被充电池有显著的维护效果，网上有评论认为可充电池是被充坏的，而不是用坏的，而本措施能合被充电池的充电相对的最大科学维护，特别是对酸性电池。而用这样的充电放电方式，不仅能使电池的容量与寿命不会减少，甚至使受损电池能得到一定程度的恢复，所以意义是很大的。

4、本发明性能优异，一是对被充电池的充电放电时间之间的比例灵活可调，即是占空比可调，二是对脉冲的频率可调，三是对被充电压结束充电值灵活可调，所以从多角度多层面，适应了不同种类型号的被充电池型号。另一个重要之点是可以对大容量的电池充电，此时只要将充电部分与放电部分的三极管换为大功率三极管即可。此外本发明还有不怕过充等等优点。

5、本发明各单元之间相连科学，并做到了综合利用，因而线路电路精简、可靠性高。

6、易生产，易调试，很适合微型企业生产。

附图说明

图1是一种低碳环保充电电路方案的方框原理单元关系图，其中一个方框表示一个单元。

图中：0、输入端；1、充电部分；2、充电部分中的充电单元 3、充电部分中的充电 休眠单元；4、充电部分中的切换一单元；5、起动与结束单元；6、脉冲发生单元；7、接口电路单元；8、逻辑与充电显示单元；9、放电部分；10、放电部分中放电单元 ；11、放电部分中的放电休眠单元；12、放电部分中的切换二单元；13、负载单元。

图2是一种低碳环保充电电路方案的一种方案的元件连接的原理图。

图中：0、信号输入； 10.2、放电三极管；10.3、放电基极总电阻；10.4、放电门坎电阻；11.1、放电 休眠三极管；11.2、放电 休眠三极管基极电阻；10.6、放电切除开关；10.8、放电三极管基极电阻；10.9、放电电阻；12.0、切换二极管3；12.1、切换二极管4；13、1、被充电池；13.2、电池接触显示；13.3、电池接触显示保护电阻，201.1、涓电阻；201.2；充电三极管；201.3、充电三极管偏置电阻；301、充电休眠三极管；301.1、充电休眠三极管偏置电阻； 401.1切换二极管1；401.2、切换二极管2；501、比较运放器； 501.1、同相上偏电阻；501.2、同相下偏稳压管；501.3、取样下偏电阻；501.4、取样可调电阻； 501.5、取样可调限值电阻；501.7、钳位二极管1；501.8、钳位二极管2； 611、脉冲发生器的运算放大器；611.1、放电电阻；611.2、积分电容；611.3、频率可调电阻；611.4同相分压上偏电阻；611.5同相分压下偏电阻；611.6、导向二极管；611.7占空比可调电阻；611.8、占空限制电阻；701、接口三极管；701.1、门坎二极管；701.2、基极电阻；801、两功能电阻； 801.1、充电显示发光管。

图3是检查测试所需要的假负载的线路及连接图。

图中：0、信号输入；13、2、电池接触显示；13.3、电池接触显示保护电阻； 161.1、假负载上偏限值电阻；161.2、假负载稳压值可调；161.3、假负载下偏电阻；161.4、假负载三极管；161.5、假负载集电极电阻；201.1、涓电阻；201.2；充电三极管；201.3、充电三极管偏置电阻；301、充电休眠三极管；301.1、充电休眠三极管偏置电阻； 401.1切换二极管1；401.2、切换二极管2； 801、两功能电阻； 801.1、充电显示发光管；501、比较运放器； 501.1、同相上偏电阻；501.2、同相下偏稳压管；501.3、取样下偏电阻；501.4、取样可调电阻； 501.5、取样可调限值电阻；701、接口三极管。

图4是检查充电休眠三极管状态的原理图。

图中：0、信号输入；10.3、放电基极总电阻；13.2、电池接触显示；13.3、电池接触显示保护电阻；161.1、假负载上偏限值电阻；161.2、假负载稳压值可调；161.3、假负载下偏电阻；161.4、假负载三极管；161.5、假负载集电极电阻；201.1、涓电阻；201.2；充电三极管；201.3、充电三极管偏置电阻；301、充电休眠三极管；301.1、充电休眠三极管偏置电阻； 401.1、切换二极管1；401.2、切换二极管2； 181、电流表；181.1、电流表红笔；181.2、电流表黑笔；801、两功能电阻； 801.1、充电显示发光管。

图5是当接口三极管集电极为高位时，放电部分的电流不影响充电部分的原理放大图，及检测放电休眠三极管工作状态原理图。

图中：0、信号输入；10.2、放电三极管；10.3、放电基极总电阻；10.4、放电门坎二极管；10.6、放电切除开关；10.8、放电三极管基极电阻；10.9、放电电阻；11.1、放电休眠三极管基极电阻；11.2、放电休眠三极管；12、放电部分中的切换二单元；12.0、切换二极管3；12.1、切换二极管4；13.1、被充电池；13.2、电池接触显示；13.3、电池接触显示保护电阻；181、电流表；181.1、电流表红笔；181.2、电流表黑笔；201.1、涓电阻；301、充电休眠三极管；301.1、充电休眠三极管偏置电阻；201.2；充电三极管；01.3、充电三极管偏置电阻；401.1、切换二极管1；401.2、切换二极管2；701、接口三极管；801、两功能电阻；801.1、充电显示发光管； 200.1、当接口三极管集电极为高位时与充电部分隔离，相互不影响的，流向放电部分的电流。

具体实施方式

图1、2、3、4、5例出了一种实施制件实例，图3图4图5例出实施中的检测图。

一、挑选元件：集成电路选用运放集成电路324，NPN三极管采用8050，PNP三极管选用2N5401,二极管采用面结合型二极管， 放电电阻采用大功率的类型号，其它的阻容件无特殊要求。

二、制作电路控制板，焊接元件：接图2的原理图制作电路控制板，接图2的原理图焊接元件。

三、通电 检查与调试。

检查焊接无误，可进行通电 检查与调试。

1、对起动与结束单元的检查与调试（见图3）。

用一只三极管连成可调的稳压管模拟电路，代替被充电池成为假负载。后称假负载。用万用表的电压档连接以充电输出端与地之间。

调试假负载，让万用表中的电压档显示为不同的电压值，如6伏，12伏，18伏，24伏。

调节取样可调电阻（图3中的501.4）之值，使比较运放器（图3中的501）分别在6伏、12伏、18伏24伏值时，均有0位输出，否则应换取样可调限值电阻（图3中的501.5）与取样可调电阻（图3中的501.4）之值。

附加说明，用一只三极管连成可调的稳压管模拟电路的原理，当该管的上偏电阻变高时，充电端的电压要增高才能击穿该管的偏置电压，使该管进入放大状态，该假负载三极管（图3中的161.4）的集电极电压有一个变化的范围，因而可以模拟成一个不同的稳压二极管，因而可以模拟出6伏、12伏、18伏24伏之值。

2、对脉冲发生单元频率的的通电的检查与调试。

连接上假负载。用示波器的热端连接脉冲发生器的输出端，冷端接地。

在接通电源后，示波器有的振荡图形显示。

如果不正确，则可能是元件焊接有误，或可能是电容质量不好，严重漏电。

调节频率可调电阻的电阻阻值，使示波器所显示的的频率符合设计要求，其规律是电阻越大，频率越慢，反之越快。

3、对接口三极管接口与逻辑与充电显示单元的逻辑检查。

A、将接口三极管基极对地短路，此时该管集电极应为高位，用电压表测度充电部分两三极管的集电极无电，否则是连线有错。此时的充电显示发光管（图2中的801.1）应不亮。

B、但在放电部分两三极管集电极为低位，且应处于饱和状态，如果不正确，在连线无错的情况，应减少放电管的基极电阻值。

C、将接口三极管基极串联电阻后连接电源，此时该管集电极应为低位，用电压表测量充电部分两三极管的集电极有电，且应为饱和。如果情况不正确则可能是连线有错。或两个偏置电阻阻值过大，（图2中的401.1与301.1）。此时的充电显示发光管（图2中的801.1）亮光。

D、将接口三极管基极串联电阻后连接电源，此时该管集电极应为低位，用电压表测量放电部分两三极管的集电极有电，且为截止状态。如果情况不正确则可能是连线有错。特别可能是放电门坎二极管（图2 中的10.4）短路，或未焊。此时的充电显示发光管（图2中的801.1）应不亮。

4、对脉冲发生单元频率的的通电的检查与调试。

连接上假负载。用示波器的热端连接脉冲发生器的运算放大器（图2中的611）输出端，冷端接地。

在接通电源后，示波器有振荡图形显示，其中波形的一个重要特点是，在一个周期之内的高位时间长，而低位的时间短，如果情况相反则是导向二极管（图2中611.6）的方向焊反。

调节占空比可调电阻（图2中的611.7）阻值，使示波器所显示的占空比符合设计要求，其规律是电阻越大，在一个周期之内的高位时间越短。反之电阻越小，在一个周期之内的高位时间越长。

5、如图4所示对充电单元中两三极管的检查与调试。

（1）、逻辑检查。

分别测试充电三极管（图2中的201.2）与充电休眠三极管（图2中的301）的集电极。测试方法：用万用表中的电压表的红表笔接该点，黑表笔接地。

A、让充电单元的两个三极管正向偏置。如用电源连接电阻连接接口三极管的基极，此时接口三极管的集电极为低，分别检查充电三极管与充电休眠三极管的集电极两点，此时两点应有电。

B、短路接口三极管的基极与地线，此时接口三极管的集电极为高位，分别检查充电三极管与充电休眠三极管的集电极两点，此时两点应均无电。

上述两点正确，说明充电三极管与充电休眠三极管两管工作状态均正确，如果不正确，则是连线有误。正确后可进入下步检查。

（2）、充电三极管与充电休眠三极管自动切换检查。

用假负载电阻接在被充电池的位置。用电阻连接电源与接口三极管的基极，让充电单元中的两个三极管处于开通状。

A、将万用表的电流表红表笔连接切换二极管1（图4中401.1）正极，黑表笔连接负极，或者将电流表串联在休眠三极管集电极支路，电流表指示电流近似为零。

B、将万用表的电流表串联在充电三极管集电极支路，此时表有电流指示。，

上述情况正确说明充电休眠三极管工作状态正确，处于断路状态，而充电三极管为通电状态。否则是连线有误。

C、短路充电三极管的基极与发射极，（模拟该管损坏），将万用表的电流表红表笔连接切换二极管1（图4中401.1）正极，黑表笔连接负极，或者将电流表串联在休眠三极管集电极支路，电流表应指示有电流。其意义表示当工作管损坏时，充电休眠三极管已自动投入工作。

如果指示不正确，则是连续错误，或充电休眠三极管损坏。

6、如图5所示对放电单元中两个三极管的检查与调试。

（1）、逻辑检查.

分别测试放电三极管与放电休眠三极管的集电极。测试方法：用万用表中的电压表的红表笔接该点，黑表笔接地。

A、模拟充电三极管的集电极有高位输出的开通状态，此时检测放电单元中两个三极管的集电极应均为高位。

B、模拟充电三极管的集电极为无输出的开路状态，此时检测放电单元中两个三极管的集电极应均为低位。

上述两点正确，说明放电单元中两三极管与充电部份逻辑状态均正确。说明当充电三极为开通状时，放电三极管为开路，反之只有当充电三极管为开路时，才可能产生对电池的放电逻辑。否则是连线有误。正确后可进入下步检查。

（2）、放电三极管与放电休眠三极管自动切换检查。

将放电电阻（5中的10.9）连接在充电输出端上。将接口三极管的基极对地短路，将接口三极管模拟放电部分开通的情况。（即是模拟为充电部分为关闭的情况）。

A、将万用表的电流表串联在放电三极管集电极支路中，电流表指示有电流通过。

B、将万用表的电流表串联在放电休眠三极管集电极支路，或者用电流档的红笔接在切换二极管3（图5中的181）的正极，黑表笔接在该管的负极，上述两种情况应均为电流近似为零。

上述情况正确说明当放电三极管为开通时，放电休眠三极管则为断路的休眠状态。如果不正确，说明连线有误，特别是可能切换二极管极性焊反。

C、短路充电三极管的基极与发射极，或断路该管基极回路（模拟该管损坏），此时将万用表串联在放电休眠三极管集电极，或者用电流表并联在切换二极管3的正极与负极端，此时电流表应有电流指示。其结果表示当放电三极管损坏时，放电休眠三极管会自动投入工作。

如果指示不正确，则是连续错误，或休眠三极管损坏。

（3）、闭合放电切除开关（图5中的10.6）。

此时无论模拟充电三极管处于开通或断路情况，放电单元中的两个三极管的集电极应均为高。

7、对负载单元中的电池接触显示检查。

当安装被充电池，且没有接通电源时，该电池接触显示（图5中的13.2）应亮，如果不正确则可能是极性焊反，或电池接触显示保护电阻（图5中的13.3）阻值过大。

8、对涓电流的检测。

将电流表串联在涓电阻（图2中的201.1）支路上，调试涓电阻阻值，使涓电流合乎要求。其规律是电阻越小电流越大。反之电阻越大电流越小。

Claims (3)

1.一种低碳环保充电电路方案，其特征是：由充电部分，起动与结束单元，脉冲发生单元，接口单元，逻辑与充电显示单元，放电部分，负载单元共同组成；

其中：充电部分由充电单元、充电休眠单元、切换一单元组成；

充电单元由涓电阻、充电三极管、充电三极管偏置电阻组成；

充电休眠单元由充电休眠三极管、充电休眠三极管偏置电阻组成；

切换一单元由数个切换二极管串联而成；

充电三极管与充电休眠三极管的发射极都接信号输入，充电休眠三极管偏置电阻的一端接充电休眠三极管的基极，充电三极管偏置电阻的一端接充电三极管的基极，充电休眠三极管偏置电阻的另一端与充电三极管偏置电阻的另一端都接在接口单元中接口三极管的集电极上，切换一单元的切换二极管接在充电休眠三极管的集电极与充电三极管的集电极之间，充电三极管的集电极即为充电单元的输出，涓电阻接在信号输入与充电单元的输出之间；

接口单元由接口三极管、基极电阻、门坎二极管组成：接口三极管的发射极接地线，基极电阻的一端接脉冲发生单元中脉冲发生器的运算放大器的输出端，基极电阻的另一端接门坎二极管的正极，门坎二极管的负极接接口三极管的基极；

脉冲发生单元由脉冲发生器的运算放大器、放电电阻、积分电容、频率可调电阻、同相分压上偏电阻、同相分压下偏电阻、导向二极管、占空比可调电阻、占空限制电阻组成：脉冲发生器的运算放大器的反相输入端与输出端之间接放电电阻，积分电容接在脉冲发生器的运算放大器的反相输入端与地线之间，导向二极管、占空比可调电阻、占空比限制电阻串联，接在脉冲发生器的运算放大器的反相输入端与输出端之间，脉冲发生器的运算放大器的输出端与同相输入端之间接同相分压上偏电阻，频率可调电阻与同相分压下偏电阻串联在脉冲发生器的运算放大器的同相输入端与地线之间；

起动与结束单元由取样可调电阻、取样下偏电阻、比较运放器、同相上偏电阻、同相下偏稳压管、取样可调限值电阻、钳位二极管1、钳位二极管2组成：

取样可调电阻与取样可调限值电阻串接在充电单元的输出与比较运放器的反相输入端之间，取样可调下偏电阻接在比较运放器的反相输入端与地线之间，同相上偏电阻接在信号输入与比较运放器的同相输入端之间，同相下偏稳压管接在比较运放器的同相输入端与地线之间，两个钳位二极管的负极都接在比较运放器的输出端上，钳位二极管1的正极接门坎二极管的正极，钳位二极管2的正极接放电门坎二极管的正极；

逻辑与充电显示单元由充电显示发光管与两功能电阻组成：两功能电阻的一端接信号输入，另一端接充电显示发光管的正极，充电显示发光管的负极接接口三极管的集电极；

放电部分由放电单元、放电休眠单元、切换二单元组成；

放电单元由放电切除开关、放电基极总电阻、放电门坎二极管、放电电阻、放电三极管、放电三极管基极电阻组成；

放电休眠单元由放电休眠三极管、放电休眠三极管基极电阻组成；

切换二极管由数个二极管串联而成；

放电基极总电阻的一端接充电显示发光管的正极，另一端接放电门坎二极管的正极，放电门坎二极管的负极接放电休眠三极管基极电阻与放电三极管基极电阻的一端，放电三极管基极电阻的另一端接放电三极管的基极，放电休眠三极管基极电阻的另一端接放电休眠三极管的基极，放电三极管与放电休眠三极管的发射极接地线，放电电阻的一端接充电单元的输出，放电电阻的另一端为两路，一路接放电三极管的集电极，另一路接切换二单元到放电休眠三极管的集电极，放电门坎二极管的负极接放电切除开关到地线；

负载单元由被充电池、电池接触显示、电池接触显示保护电阻组成：电池接触显示串联电池接触发显示保护电阻接在充电单元的输出与地线之间。

2.根据权利要求1所述的一种低碳环保充电电路方案，其特征是：休眠管集电极的串联的切换二极管数量，比发射极到基极的二极管应多一个。

3.根据权利要求1所述的一种低碳环保充电电路方案，其特征是：切换单元所串联的二极管为面结合型二极管，数量是一至二个。