CN106505648A - 一种低碳充电器 - Google Patents

Abstract

一种低碳充电器，属于电子技术领域，由过程指示单元，充电单元，接口单元，脉冲单元，结束单元，选择单元，计数单元，限压起动单元，放电单元，语音控制单元，负载单元，涓流电阻组成。充电单元焊接为了恒流的形式，与放电单元一起，受脉冲单元的控制，形成又充又放充电时间长于放电时间的脉冲恒流充电形式。限压起动单元与计数单元分别触发结束单元形成两种结束方式，由选择单元进行选择，灵活而方便，充电单元与放电单元中都有工作管与备份管，当工作管损坏后，备份管立即替补，保证了充电器的寿命，当充电结束后，充电单元与放电单元关闭，涓流电阻向被充电池提供所需的维持的涓电流，各单元相连科学，并做到了综合利用可靠性高。

Description

一种低碳充电器

技术领域

属于电子技术技术领域。

背景技术

随着现代生活的丰富，用电池的电器的种类越来越多，如数码机机，手机，等等，为此也出现了很多充电器种类，但是这些种类中关于低碳环保充电电路种类还存在。

其意义一是，现在的产品，其中的充电主管，即是连通与关断的充电的回路三极管，容易损坏，一旦损坏，这个充电器便成为了垃圾。据统计，这一故障成为了充电器的主要故障点，就因为这一点损坏而成为垃圾，是一种很大的浪费，（如果去修，因为涉及修理成本，及使用者去修理部联系的成本，所以人们常常是丢掉）。

其意义二是，由于在充电过程中，没有对电池充电时行最大的科学化充电，因此影响电池的容量与寿命，所以有资料评说，可充电池常常不是用坏的，而是被充坏的。

原因一是，如在电池未激活前，需要对电池较长时间的充电以激活。很多新电池卖家都说明需要激活三次。已激活后的电池充电时间将大大缩短。但是在高节奏的时代，充电器的性能不够先进，使用者只能按已想法行事。常常是大概而行之。由于这一关未理好，激活未到位，或电池受损的情况增大，更换机率增大。

原因二是在充电过程没有采用较好的充电方式，很多资料都认为，如果采用脉冲边充边停，或边放的方式；如果采用恒流源充电的方式，将有很好的效果，这种效果不仅表现在容量与寿命不易受到损坏。（其容量越大，负向作用越大），甚至对损坏的电池有一定的修复作用。而且能使被充电池能很好地充电到位。好处多多。

原因三，本企业在前段时间申请了保安产品系列，而该系列产品必须要备份电池，这类电池是容量较大的酸性电池。很多不是随身携带的电子产品，常常是这种密封式的、价格较低的、容量较大的酸性电池。而这类酸性电池，几乎所有资料一致地认为最好的方式是采用边充边放或边停的方式，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。

现在的产品不足原因一是，还没有用一种恒流并以脉冲方式充电的电路，且这种电路具有较简捷的电路，而且具有灵活调整充电与停的关系，二是不具有即有限压充电结束（这种方式对已激活的电池很适合）与计时结束（这种方式对未激活的电池及对酸性等一大类电池充电很适合）相结合的电路。三是还没有一种用有源件作变换来解决充电管易坏的问题。这一问题很有意义，因为具资料统计，对于非脉冲式的充电电路，其开关控制管都是故障的重点，而这种电路只有一次性的开与关。如果让开关管处于脉冲的状态，更容易成为损害的机率，增加充电器的整体报废。

低碳是社会倡导的一种文明生活方式。应该从微小的地方抓起。减少对充电器及电池的报废率，就是一种很好低碳生活方式。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出一种低碳环保充电电路方案，用很少的有源件即集成电路和三极管的配合实现了自动切换的双备份不容易损坏的充电路，实现了并用恒流充停的方式对充电电池进行科学的充电、最大化的充电，充电结束采用两种选择的方式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、一种低碳充电器由过程指示单元，充电单元，接口单元，脉冲单元，结束单元，选择单元，计数单元，限压起动单元，放电单元，语音控制单元，负载单元，涓流电阻共同组成。

其中：充电单元由充电工作电路、充电备份电路、充电转换电路组成。

充电工作电路由充电工作管、工作恒流电阻、工作隔离二极管、工作限流发光管、工作偏流电阻组成；充电备份电路由充电备份管、备份恒流电阻、备份限流发光管、备份偏流电阻，备份稳压门坎二极管组成；充电转换电路由充电转换管组成。

工作恒流电阻接在整流输出与充电工作管的发射极之间，工作限流发光管接在整流输出与充电工作管的基极之间，工作隔离二极管的正极接充电工作管的集电极，工作隔离二极管的负极接充电单元的输出，充电备份管的发射极接备份恒流电阻到整流输出，备份限流发光管接在整流输出与充电备份管的基极之间，充电备份管的集电极接充电单元的输出，备份稳压门坎二极管正极接充电备份管的基极，负极分两路一路接充电转换管发射极，一路接备份偏流电阻一端，充电工作管的集电极接充电转换管的基极，充电转换管的集电极接整流输出，充电转换管的发射极接备份稳压门坎二极管负极，工作偏流电阻的一端接充电工作管基极，备份偏流电阻的一端接备份稳压门坎二极管负极，工作偏流电阻的另一端与备份偏流电阻的另一端都接在接口单元中接口三极管的集电极。

接口单元由接口三极管与放电钳位二极管组成：接口三极管的发射极接地线，接口三极管的基极接脉冲单元中反相器二的输出端，放电钳位二极管的正极接放电基极控制点，放电钳位二极管的负极接接口三极管的集电极。

过程指示单元由过程指示灯与过程指示保护电阻组成：过程指示灯与过程指示保护电阻串联在整流输出与接口三极管的集电极之间。

脉冲单元由反相器一、反相器二、交连电阻、导向二极管、占空比可调电阻、占空比限制电阻、频率限制电阻、频率可调电阻、脉冲积分电容组成：反相器一的输出接交连电阻到反相器二的输入端，导向二极管的一端接反相器一的输出端，导向二极管的另一端接占空比可调电阻，占空比可调电阻串接占空比限制电阻到反相器一的输入端，频率限制电阻串联频率可调电阻在反相器一的输出端与输入端之间，脉冲积分电容接在反相器一的输入端与地线之间。

选择单元由选择开关、反相器五、选择二极管一、选择二极管二组成。

选择开关的一接电源，另一端接反相器五的输入端，反相器五的输出端为两路，一路接选择二极管一的负极，选择二极管一的正极接结束单元中反相器三的输入端，另一路接选择二极管二到计数器的计数中心点。

计数单元由计数器、计数电容、计数调整电阻、计数保护电阻、停振二极管、计数结束二极管、计数中心点，清零导向二极管，清零放电二极管，清零微分电容组成：计数器的第一振荡端接计数电容到计数中心点，第二振荡端接计数调整电阻到计数中心点，第三振荡端接计数保护电阻到振荡中心点，计数器的终极输出端为两路，第一路接停振二极管到计数中心点，第二路接计数结束二极管到结束单元中反相器三的输入端。清零微分电容正极 接恒流源输出端，清零微分电容负极分二路，一路经清零放电二极管负极到地，另一经清零导向二极管正极接结束计数器的清零端。

结束单元由反相器三、反相器四、反馈电容、反馈二极管、反馈接地电阻、结束控制二极管、放电结束二极管组成：反相器三的输出端接反相器四的输入端，反相器四的输出端为两路，一路接结束控制二极管到反相器二的输入端，另一路接反馈电容的一端，反相电容的另一端也为两路，一路接反馈接地电阻到地线，另一路接反馈二极管到反相器三的输入端，放电结束二极管接在放电基极控制点与反相器三的输出端之间。

限压起动单元由限压上偏可调电阻、限压上偏保护电阻、限压起动下偏电阻组成：限压上偏可调电阻串接限压上偏保护电阻到反相器三的输入端，限压起动下偏电阻接在反相器三的输入端到地线之间。

放电单元由放电工作电路、放电备份电路、放电转换二极管、放电电阻、放电基极总电阻、放电切除开关组成。

放电工作电路由放电工作管与放电工作基极电阻组成；放电备份电路由放电备份管与放电备份基极电阻组成。

放电基极总电阻接在整流输出与放电基极控制点之间，放电电阻的一端接被充电池的正极，放电电阻的另一端为两路，一路接放电工作管的集电极，另一路接放电转换二极管的正极，放电转换二极管的负极接放电备份管的集电极，放电工作基极电阻接在放电工作管的基极与放电基极控制点之间，放电备份基极电阻接在放电备份管的基极与放电基极控制点之间，放电工作管与放电备份管的发射极都接地线，放电切除开关接在放电基极控制点与地线之间。

语音控制单元由语音钳位二极管、反相器六、语音体、语音积分电阻、语音积分电容组成：语音积分电阻接在反相器六的输入端与输出端之间，语音积分电容接在反相器门的输入端与地线之间，语音钳位二极管接在反相器门六的输入端与反相器四的输出端之间，语音体接在整流输出反相器门六的输出端。

负载单元被充电池、接触指示灯、接触指示保护电阻组成：接触指示灯与接触指示保护电阻串联在被充电池的两端，被充电池接在充电单元的输出与地线之间。

涓流电阻接在整流输出与充电单元的输出之间。

2、本措施中的反相器均是用斯密特电路焊接而成。

进一步说明：

1、工作原理说明：

通电后，充电单元与放电单元为被充电池进行又充又放的，并且为充电时间长于放电时间的脉冲形式的充电。

在脉冲形式的充电物理过程是，即为又充电又放电的特殊形式。其规律是，在脉冲的一周期之内，当接口三极管（图2中的5.1）的集电极为高位时，充电单元无偏流，所以充电单元关闭，但放电单元基极有触发电压，所以放电单元开通，对被充电池形成放电状态。当接口三极管的集电极为低位时，充电单元的三极管产生偏流，充电单元开通，对被充电池充电，而放电单元的基极无触发电压，所以放电单元关闭。

应指出的是本发明设计的充电单元，含有两个三极管，即是充电工作管（图2中的3.11）与充电备份管(图2中的3.21)，焊接为了恒流的形式，所以充电是恒流电流充电。两管对被充电池组成了或门的充电通道，但是由设计措施的特殊性，平常只有充电工作管通电工作，而充电备份管却处于开路状态，但是一旦充电工作管损坏，充电备份管将自动投入通电工作。

同样的是放电单元，也有两个三极管，即是放电工作管（图2中的11.21）与放电备份管（图2中的11.31），以特殊的并联或门形式对被充电池进行了瞬态的放电，平常只有放电工作管工作，而放电备份管处于开路状态，一旦放电工作管损坏，放电备份管立即自动投入工作。

在本发明中，有两种结束充电方式，一种是限压结束方式，这种方式是在电池充满电后，超过限压起动阀值，其电压进入结束单元的反相器，结束单元的反相器的输出使脉冲单元关闭，接口三极管的集电极产生使充电单元的基极触发电压为零，停止对电池的充电；同时，因为结束单元中的反相器三的输入端输入高压，所以其输出端为低位，钳位放电单元的基极控制点，所以使放电单元也关闭。另一种为定时结束方式，对于一些需要激活的电池而言，它对时间有要求，因此，定时结束就是在一定时间后，计数器（图2中的9.1）的终极输出端输出高压，让自身停振的同时，同时启动结束单元，关闭放电单元与充电单元。两种结束方式经过结束切换单元进行选择，灵活而方便。

当充电结束后，充电单元与放电单元关闭，此时所连的涓流电阻（图2中的15）向被充电池提供所需的维持的涓电流。

2、线路特点分析。

（1）、恒流电流充电的原因。

充电单元中的充电工作管与充电备份管都连接成为恒流的形式，因此充电工作管与充电备份管具备了既担任了连通与关断的控制功能，又担任了恒流源的双重功能。

形成恒流源的原理是，因为充电工作管与充电备份管是对称电路，因此以充电工作管为例。充电工作管（图2中的3.11）的发射极与整流输出之间串联了工作恒流电阻（图2中的3.12），成为了负反馈。同时恒流电阻连接整流输出的一端与基极之间，连接了工作限流发光管（图2中的3.15），它有限压分流的作用，当负载电流过大，且超过了工作限流发光管的阀值时，基极电流将分流，不再经过充电工作管放大，因而保证了发射极电流为一定值，因而成为一种恒流源。之所以用发光管，因为它有发光的功能，有利于调整。之所以用另一个的原因是，发光管的NP节约为1.2伏左右，而不是0.7伏。

发射极所工作串联恒流电阻可以对恒流进行调整，方便而可靠。

充电备份管与充电工作管的连接方式一样，在充电备份管工作时，形成恒流的形式也一样。

用这样的电路的好处是，线路精简，可靠，利于工程，同时利于节约成本。此外用发光管作为恒流的限流器件的一个重要原因是，有光指示，当发射极所串联的恒流电阻调试正确时，发光管发微光或较亮光，表示调试正确。因为此时限流发光管起作用。产生恒流效果。

（2）、接口单元。

接口三极管（图2中的5.1）主要有四大功能。

一是将充电的恒流变成脉冲充形式。其原因是在形成脉冲的振荡单元的激励下，经过接口三极管的传递，使充电单元的基极产生高低的脉冲变化。（接口三极管集电极为高位时，充电单元无偏流，为断路状态，反之接口三极管集电极为低位时，充电单元有偏流，为通电的状态）从而使该单元的输出端产生高低状的变化。因而形成脉冲形式。

二是成为充电单元终结的控制管。当电池充满电或定时结束后，脉冲单元中的反相器二（图2中的6.2）的输出为低位，使接口三极管（图2中的5.1）的逻辑将产生集电极为高位信号，因而充电单元为开路状态。

三是提供放电单元的触发电压，产生脉冲的一个周期内，有放电的功能。当该管为高位时，放电单元中两三极管的基极被充触发，因而使放电单元内的三极管开通成为放电状态。

四是使充电单元与放电单元产生正确的逻辑。本发明的要求是，在脉冲的一周期内，当充电单元处于开通充电状态时，放电单元处于关闭断路状态。反之当充电单元处于断路关闭状态时，放电单元应处于开通放电状态。而接口三极管集电极为高位时，充电单元的三极管无偏流处于开路状态，停止充电。而放电单元两三极管有基极触发电压，处于开通状态，对电池进行放电。反之接口三极管集电极为低位时，充电单元的三极管产生偏流，开通，为电池充电，而放电单元的两三极管的基极被充钳位，所以关闭。

五是激励过程指示灯（图2中的2.1）闪光。当该管集电极为低位时，电流从电源流向接口三极管集电极，过程指示灯亮。反之不亮。充电结束时接口三极管集电极为高位，过程指示灯不发光。

（3）、形成脉冲形式的脉冲单元。

该单元是充电单元形成脉冲形式的基本单元，由反相器一（图2中的6.1）、反相器二（图2中的6.2）、交连电阻（图2中的6.3）、导向二极管（图2中的6.5）、占空比可调电阻（图2中的6.6）、占空比限制电阻（图2中的6.7）、频率限制电阻（图2中的6.8）、频率可调电阻（图2中的6.9）、脉冲积分电容（图2中的6.10）组成。

其中的反相器都是用斯密特电路焊接而成，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（图2中的5.1）控制充电单元，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单元，且充电全过程中，实现又充电又放电的复合形式。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，由反相器一（图2中的6.1）的输出端与输入端所连的导向二极管（图2中的6.5）、占空比可调电阻（图2中的6.6）、占空比限制电阻（图2中的6.7）的串联支路，既是占空比调整支路又是脉冲积分电容（图2中的6.10）的充电支路，而与占空比调整支路并联的频率限制电阻（图2中的6.8）与频率可调电阻（图2中的6.9）的串联支路，既是频率调整支路又是脉冲积分电容的充放电支路。

脉冲积分电容的充电与放电直接形成反相器二（图2中的6.2）的输出端的高低过程，脉冲积分电容通过占空比调整支路、频率调整支路充电，经过频率调整支路放电，当反相器一（图2中的6.1）的输出变为高位时，又形成第二周期的充电。

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。

形成脉冲占空比不一样且可以实现可调的原理是：在该单元中频率调整支路，也即是脉冲电容的放电支路的电阻很大，而实行对脉冲积分电容充电的占空比可调电阻与占空比限制电阻的阻值很小，所以反相器一的输出为高位时，对脉冲积分电容的充电，主要由占空比调整支路完成（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（图2中的6.5）处于反向偏置，所以成为断路，脉冲积分电容放电只能通过频率调整支路完成，所以形成了反相器二输出电压高的时间长，而输出低的时间短的情况。

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 上对被充 电池形成 的是充电的态势。

占空比调整支路与频率调整支路都为两个电阻串联，其中一个为可调，一个是对可调最小值的限制，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。

（4）、选择单元的说明。

本单元是形成结束两种方式的选择，由选择开关（图2中的8.1）、反相器五（图2中的8.2）、选择二极管一（图2中的8.3）、选择二极管二（图2中的8.4）组成。

当选择开关为断开状态时，反相器五的输出为高位，此时经过选择二极管二进入了计数器的计数中心点，导致计数器停振，而选择二极管一在此时视为断开状态，因为选择二极管一负极的高压，不会倒流回正极，所以限压起动单元在电池充满电后会启动。

当选择开关为接通状态下，反相器五的输入为高位，经过反相，输出为低位，选择二极管一钳位，使限压起动单元无输出，而计数器开始计数。

（5）结束两种方式的说明。

A、结束单元。

结束单元由反相器三（图2中的7.1）、反相器四（图2中的7.2）、反馈电容（图2中的7.3）、反馈二极管（图2中的7.4）、反馈接地电阻（图2中的7.5）、结束控制二极管（图2中的7.7）、放电结束二极管（图2中的7.9）组成：由于反相器是由斯密特电路焊接而成，所以当反相器三的输入端有电压，反相器四的输出端一旦有了高压，反馈电容立即形成反馈，加速反相器三的输出端呈低位，整个过程快速，所以反相器四的输出端呈高位的速度极快，结束控制二极管将其高位传递到脉冲单元中的反相器二（图2中的6.2）的输入端，使其输出端始终为低位，导致的结果是接口三极管的集电极为高位，充电单元关闭。而由于反相器三的输出端为低位，放电结束二极管钳位了放电基极控制点，所以放电单元也关闭。

反相器是由斯密特电路焊接而成，所以功率大，带负载能力强，能使放电单元被钳位关闭。

B、限压起动单元。

该单元是在选择开关为断开状态下，当电池充满电后起动。由限压上偏可调电阻（图2中的10.1）、限压上偏保护电阻（图2中的10.2）、限压起动下偏电阻（图2中的10.3）组成：当电池充满电后，电池的端压升高，超过限压上偏可调电阻与限压上偏保护电阻形成的阀值后，结束单元中的反相器一（图2中的6.1）的输入端产生高压。其中限压上偏可调电阻可以灵活地调整取样电压，又因为串联了限压上偏保护电阻，所以在调试过程不会产生过大的偏差。

C、计数单元。

该单元在选择开关（图2中的8.1）按下接通后，该单元开始计数。

由计数器与三个振荡端中的第一振荡端连接的计数电容（图2中的9.2），第二振荡端所连接的计数调整电阻（图2中的9.3），第三振荡端所连的计数保护电阻（图2中的9.5），停振二极管（图2中的9.6）、计数结束二极管（图2中的9.7），清零导向二极管（图2中的9.10），清零放电二极管（图2中的9.11），清零微分电容（图2中的9.12）共同组成。

其主要功能是可以进行频率调整，从而使计数器具有可调的定时时间的功能。

产生振荡与频率可调的原理是，计数调整电阻与计数电容是振荡可调件，形成的RC振荡电路。计数调整电阻由两个电阻串联而成，其串联阻值大，则对计数电容充电与放电的时间长，则振荡的周期的越长。调整定时频率电阻，即可调整其频率，也即是周期可调。

本单元的另一个特点是计数电容采用了两个电解电容接为了无极的形式，漏电系数小，因而能使振荡很可靠，不易停偏振，同时相对频率准确，因而定时准确，符合普通产品的要求。

定时到点后，主要产生两大作用，一是启动结束单元。二是用使计数器的振荡停振，计数器的输出端不再发化，成为一种自锁线路，不会产生过充情况。

计数器功能可靠，计时的长度有很宽的时间范围。计时较准确，其中一个重要原因是计数电容采用了漏电系数小的电容。三是是外围件少。同时该件廉价，可操作性强。

（6）、充电单元。

A、 充电单元的组成及形成的主要主意义。

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，该点措施也成为了本发明的一个重要核心。

充电单元中的两三极管分别为充电工作管与充电备份管，与充电转换管相配合，能使充电工作管从通电的一开始就始终处于正常的工作状态，而充电备份管则处于断路的“休眠状态”，一旦充电工作管损坏而停止工作时，充电备份管将自动投入工作，因此大大提升了充电器的寿命。

B、充电工作管与充电备份管产生 “替换工作”的原因分析。

当充电工作管（图2中的3.11） 工作导通后，由于集电极有高位输出，这时使充电转换管（图2中的3.31）饱和导通，又因为充电转换管的发射极连接了充电备份管的基极，因此，充电备份管处于无偏流的截止状态，其集电极将无电流，处于无功耗的状态，不产生电磨损。当充电工作管损坏后，集电极无输出，或输出弱，不能再使充电转换管导通，这时充电备份管将存在偏流，造成充电备份管当自动切换而代替充电工作管工作。

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，所以无论是充电工作管工作，还是充电备份管工作，所以整个充电性不会发生变化。三是采用一管（本发明中的充电备份管）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，因为简单的并联关系休眠管总存在输出电流，存在消耗，不可能为零消耗。这是其一。其二是简单的并联是两管输出恒流电流之和，当一管损坏后只有一管输出恒流，两者是有明显的不同。

工作隔离二极管的作用是，当充电工作管损坏后，充电备份管能正常的工作。

（7）、放电单元的特点及说明。

放电单元由放电工作电路、放电备份电路、放电转换二极管（图2中的11.6）、放电电阻（图2中的11.1）、放电基极总电阻（图2中的11.5）、放电切除开关（图2中的11.7）组成。

放电工作电路由放电工作管（图2中的11.21）与放电工作基极电阻（图2中的11.22）组成；放电备份电路由放电备份管（图2中的11.31）与放电备份基极电阻（图2中的11.32）组成。

放电单元中的放电工作电路、放电备份电路、放电转换二极管的意义有三，因而也成为了本发明的核心重点之一。

一是在充电的全过程中，又进行了放电的功能，即是在脉冲的一个周期内，当接口三极管（图2中的5.1）的集电极输出为高位时，充电单元处于开路的状态时，此时的放电单元导通对电池进行瞬态放电。反之在脉冲的一周期内，充电单元处于导通状态时，此处的放电单元处于断路关闭状态。形成这样的逻辑关系的原因是接口三极管承担了逻辑功能，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。

二是放电单元因为在放电时电流仍较大，所以仍然采用了放电工作管与放电备份管共存的形式，在放电工作管工作放电时，由于放电备份管因受充电转换管的控制，是处于截止的开路状态，所以放电备份管则处于无电流的“休眠状态”，成为了一种备用管。当放电工作管损坏而断路时，放电备份管自动投入工作，因此大大提升了放电单元的寿命。

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。

（8）、语音控制单元.

在充电结束后，会及时产生语音提示，以提醒用户。该单元由语音钳位二极管（图2中的12.1）、反相器六（图2中的12.2）、语音体（图2中的12.3）、语音积分电阻（图2中的12.5）、语音积分电容（图2中的12.6）组成。

语音钳位二极管的正极接反相器六的输入端，语音钳位二极管的负极接反相器四的输出端，因此，当结束单元未启动时，因为反相器四的输出为低位，所以将反相器六钳位，使语音体无电流通道。电池充电结束，结束单元启动，反相器四的输出端由低位转变为高，无法再钳位，此时的语音积分电阻向语音积分电容充电，使反相器六的输入端产生高压，经过反相，反相器六的输出为低位，形成语音体的对地电流通道，语音体发出声音。

当语音电容放电完结束后，语音提示消失。调整语音积分电阻与语音积分电容能调整语音提示时间。

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、由于采用恒流源的充电方式，结合又充又停的脉冲形式，对很多电池能进行科学的维护，特别是对酸性电池等等一大类电池，科学充电对电池的寿命与容量有很大影响，所以网上还有这样的论点，很多电池不是用坏的，而是被充坏的这一说法，所以很多高级用电器，明确地提出对所使用的电池要用专业的充电器充电。

4、本发明性能优异，一是对被充电池的充电与停充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。

5、增加了结束充电的选择，特别是对一些第一次充电的电池而言，增加了定时的结束方式，时间准确，不需要另设制时间提醒。

6、各单元相连科学，并做到了综合利用（如开关管与恒流源为一体），因而线路电路精简、可靠性高。

7、易生产，易调试，很适合微型企业生产。

附图说明

图1是 一种低碳充电器 方框原理单元关系图。

图中：1、整流输出；2、过程指示单元；3、充电单元；3.1、充电工作电路；3.2、充电备份电路；3.3、充电转换电路；5、接口单元；6、脉冲单元；7、结束单元；8、选择单元；9、计数单元；10、限压起动单元；11、放电单元；11.2、放电工作电路；11.3、放电备份电路；11.6、放电转换二极管；12、语音控制单元；13、负载单元；15、涓流电阻。

图2是一种低碳充电器的一种方案的元件连接的原理图。

图中：1、整流输出；2.1、过程指示灯；2.2、过程指示保护电阻；3.11、充电工作管；3.12、工作恒流电阻；3.13、工作隔离二极管；3.15、工作限流发光管；3.16、工作偏流电阻；3.21、充电备份管；3.22、备份恒流电阻；3.25、备份限流发光管；3.26、备份门坎稳压二极管；3.31、充电转换管；3.32、充电转换管基极电阻； 3.9、充电单元的输出；5.1、接口三极管；5.2、放电钳位二极管；6.1、反相器一；6.2、反相器二；6.3、交连电阻；6.5、导向二极管；6.6、占空比可调电阻；6.7、占空比限制电阻；6.8、频率限制电阻；6.9、频率可调电阻；6.10、脉冲积分电容；7.1、反相器三；7.2、反相器四；7.3、反馈电容；7.4、反馈二极管；7.5、反馈接地电阻；7.7、结束控制二极管；7.9、放电结束二极管；8.1、选择开关；8.2、反相器五；8.3、选择二极管一；8.4、选择二极管二；9.1、计数器；9.2、计数电容；9.3、计数调整电阻；9.5、计数保护电阻；9.6、停振二极管；9.7、计数结束二极管；9.8、计数中心点；9.10清零导向二极管；9.11清零放电二极管；9.12清零微分电容；10.1、限压上偏可调电阻；10.2、限压上偏保护电阻；10.3、限压起动下偏电阻；11.1、放电电阻；11.21、放电工作管；11.22、放电工作基极电阻；11.31、放电备份管；11.32、放电备份基极电阻；11.5、放电基极总电阻；11.6、放电转换二极管；11.7、放电切除开关；11.9、放电基极控制点；12.1、语音钳位二极管；12.2、反相器六；12.3、语音体；12.5、语音积分电阻；12.6、语音积分电容；13.1、被充电池；13.2、接触指示灯；13.3、接触指示保护电阻；15、涓流电阻。

图3是检测是用的假负载图。

图中：1、整流输出；2.1、过程指示灯；2.2、过程指示保护电阻；3.11、充电工作管；3.12、工作恒流电阻；3.13、工作隔离二极管；3.15、工作限流发光管；3.16、工作偏流电阻；3.21、充电备份管；3.22、备份恒流电阻；3.25、备份限流发光管；3.26、备份偏流电阻；3.31、充电转换管；3.32、充电转换管基极电阻； 3.9、充电单元的输出；5.1、接口三极管；5.2、放电钳位二极管；11.5、放电基极总电阻；13.2、接触指示灯；13.3、接触指示保护电阻；15、涓流电阻；20、假负载的上偏可调电阻；21、假负载的上偏限值电阻；22、假负载下偏电阻；23、假负载可调三极管；24、假负载集电极电阻。

图4是计数器时计数调整电阻两端并联小电阻的图。

图中：9.1、计数器；9.2、计数电容；9.3、计数调整电阻；9.5、计数保护电阻；9.6、停振二极管；9.7、计数结束二极管；9.21、检测时计数调整电阻两端并联的小电阻。

具体实施方式

图1图2例出了一种低碳充电器实施制件实例，图3与图4例出实施中的检测图。

一、挑选元件：本措施中的反相器均是用斯密特电路焊接而成，放电电阻为大功率电阻。

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、对恒流源部分的检查。

如图3所示焊接一个假负载，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。用万用表的电流表红笔串在假负载中，或红笔接在假负载中的二极管正极，黑笔接二极管负极。

调整假负载的阻值，此时电流表的指示不发生变化，说明恒流源工作正常。

调整恒流电阻的阻值，使其恒流值符合要求。

2、对充电单元与放电单元的通电检测。

接上假负载，将假负载调整为未电池未充满电的时候。

将接口三极管（图2中的5.1）的基极接一个电阻到地线。将电流表串联在充电工作管（图2中的3.11）的发射极，此时电流表有电流显示，将电流表串在充电备份管（图2中的3.21）的发射极中，此时电流表为零。

将电流表串联在被充电池的正极与放电电阻（图2中的11.1）之间，此时电流表为零，表明放电单元处于开路状态。

将接口三极管的基极接地线，将电流表串联在充电工作管的发射极，此时电流表为零，将电流表串在充电备份管的发射极中，此时电流表为零。

将电流表串联在放电工作管（图2中的11.21）的集电极与放电电阻之间，此时电流表有电流指示，表明放电工作管处于工作状态。将电流表接在放电转换二极管（图2中的11.6）中的一个二极管的正极与负极，电流表近似为零。

以上所述正确，表明充电单元与放电单元通电正常，如有异常，则连接有误。

3、对工作管与备份管自动切换检查。

用假负载电阻接在被充电池的位置。

A、充电单元的自动切换检查。

将接口三极管（图2中的5.1）的基极接一个电阻到电源，模拟为充电状态，断掉充电工作管（图2中的3.11）的集电极，模拟充电工作管损坏的状态，将电流表串联在充电备份管（图2中的3.21）的集电极回路，电流表有电流指示，与充电工作管工作时的电流近似。

B、放电单元的自动切换检查。

将接口三极管的基极接地线，模拟放电状态，断掉放电工作管（图2中的11.21）的集电极，模拟放电工作管损坏的状态，将电流表红表笔接放电转换二极管（图2中的11.6）中的一个二极管的正极，黑表笔接这个二极管的负极，此时电流表有电流指示，与放电工作管工作时的电流近拟。

以上正确，说明充电备份管替换正常，如有误，则连接有错。

4、对脉冲单元的检查。

将电压表测接口三极管的集电极与地线，电压表会出现高与低两种状态，如果不正确，则可能是元件焊接有误，或可能是脉冲积分电容质量不好，严重漏电。

调节频率可调电阻的阻值，其规律是阻值越大，输出高位的时间越短。

5、对两种结束方式的检测与调试。

（1）、对选择单元的通电检查。

A、当选择开关（图2中的8.1）为断开状态下，这种状态下是电池充满电后的结束。用电压表测反相器五的输出端为高位。

B、当结束切换开关接通时，这种状态下是定时结束，用电压表测反相器五的输出端为低位。

（2）、对定时单元的检测。

按下选择开关，让起动输出端无电压，计数器开始计数定时。

A、工作状态的检查。

用示波器的热端连接计数电容的一端，冷端接地。示波器有振荡图形显示。

该线路外围简单，加之计数电容（图2中的9.2）采用漏电系数小的电容后，在接通电源后，示波器立即会出现振荡图形显示。

如果不正确，只可能是元件焊接连接有误。

B、频率可调的的检查。

调整计数调整电阻（图2中的9.3）阻值，使调节频率的范围符合设计的要求，用振荡的频率可以算出振荡的周期，可以根据振荡的周期，以及计数器（图2中的9.1）的分频级数，算出定时的预定时间。并可以用快速调试法印证。该法即是如图4所示的在计数调整电阻两端新增加一个阻值很小的电阻，此时计数器终极输出端很快有输出。

C、对定时结束的检测。

用快速调试法。该法即是在计数调整电阻两端新增加一个阻值很小的电阻，此时计数器终极输出端很快有输出，电压表测计数器的终极输出端，有电压指示，这个电压值与计数器的电源电压类似。

说明：用快速调试法的原理是，当并上新的阻值小的电阻后，频率极剧的加快，周期极剧变短，因计数器很快有结果输出。

（3）、对电池充满电后的结束的检测与调试。

接通选择开关（图2中的8.1），当电池充满电后，电池端压超过限压起动阀值，启动结束单元。

用电压表测充电单元的输出与地线。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。

调节限压上偏可调电阻（图2中的10.1）之值，使结束单元的反相器四分别在6伏、12伏、18伏24伏值时，均有高位输出，否则应换限压上偏可调电阻（图2中的10.1）与限压上偏保护电阻（图2中的10.2）之值。

6、对语音控制单元的通电检查。

在充电过程中，结束单元未启动时，当反相器四的输出为低位时，反相器六的输入端为低位，当结束启动启动后，反相器六的输出端为低位，语音体发声。

7、对负载单元中的接触指示灯检查。

当安装被充电池，且没有接通电源时，该接触指示灯（图2中的13.2）应亮，如果不正确则可能是极性焊反，或接触指示保护电阻（图2中的13.3）阻值过大。

8、对充电过程指示的检查。

当接口三极管的集电极为高位时，过程指示灯不亮，接口三极管的集电极为低位时，过程指示灯亮。如果不正确则是过程指示灯损坏。

9、对涓电流的检测。

将电流表串联在涓流电阻（图2中的15）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 (2)

1.一种低碳充电器，其特征是：由过程指示单元，充电单元，接口单元，脉冲单元，结束单元，选择单元，计数单元，限压起动单元，放电单元，语音控制单元，负载单元，涓流电阻共同组成；

其中：充电单元由充电工作电路、充电备份电路、充电转换电路组成；

充电工作电路由充电工作管、工作恒流电阻、工作隔离二极管、工作限流发光管、工作偏流电阻组成；充电备份电路由充电备份管、备份恒流电阻、备份限流发光管、备份偏流电阻，备份稳压门坎二极管组成；充电转换电路由充电转换管组成；

工作恒流电阻接在整流输出与充电工作管的发射极之间，工作限流发光管接在整流输出与充电工作管的基极之间，工作隔离二极管的正极接充电工作管的集电极，工作隔离二极管的负极接充电单元的输出，充电备份管的发射极接备份恒流电阻到整流输出，备份限流发光管接在整流输出与充电备份管的基极之间，充电备份管的集电极接充电单元的输出，备份稳压门坎二极管正极接充电备份管的基极，负极分两路一路接充电转换管发射极，一路接备份偏流电阻一端，充电工作管的集电极接充电转换管的基极，充电转换管的集电极接整流输出，充电转换管的发射极接备份稳压门坎二极管负极，工作偏流电阻的一端接充电工作管基极，备份偏流电阻的一端接备份稳压门坎二极管负极，工作偏流电阻的另一端与备份偏流电阻的另一端都接在接口单元中接口三极管的集电极；

接口单元由接口三极管与放电钳位二极管组成：接口三极管的发射极接地线，接口三极管的基极接脉冲单元中反相器二的输出端，放电钳位二极管的正极接放电基极控制点，放电钳位二极管的负极接接口三极管的集电极；

过程指示单元由过程指示灯与过程指示保护电阻组成：过程指示灯与过程指示保护电阻串联在整流输出与接口三极管的集电极之间；

脉冲单元由反相器一、反相器二、交连电阻、导向二极管、占空比可调电阻、占空比限制电阻、频率限制电阻、频率可调电阻、脉冲积分电容组成：反相器一的输出接交连电阻到反相器二的输入端，导向二极管的一端接反相器一的输出端，导向二极管的另一端接占空比可调电阻，占空比可调电阻串接占空比限制电阻到反相器一的输入端，频率限制电阻串联频率可调电阻在反相器一的输出端与输入端之间，脉冲积分电容接在反相器一的输入端与地线之间；

选择单元由选择开关、反相器五、选择二极管一、选择二极管二组成；

选择开关的一接电源，另一端接反相器五的输入端，反相器五的输出端为两路，一路接选择二极管一的负极，选择二极管一的正极接结束单元中反相器三的输入端，另一路接选择二极管二到计数器的计数中心点；

计数单元由计数器、计数电容、计数调整电阻、计数保护电阻、停振二极管、计数结束二极管、计数中心点，清零导向二极管，清零放电二极管，清零微分电容组成：计数器的第一振荡端接计数电容到计数中心点，第二振荡端接计数调整电阻到计数中心点，第三振荡端接计数保护电阻到振荡中心点，计数器的终极输出端为两路，第一路接停振二极管到计数中心点，第二路接计数结束二极管到结束单元中反相器三的输入端；

清零微分电容正极 接恒流源输出端，清零微分电容负极分二路，一路经清零放电二极管负极到地，另一经清零导向二极管正极接结束计数器的清零端；

结束单元由反相器三、反相器四、反馈电容、反馈二极管、反馈接地电阻、结束控制二极管、放电结束二极管组成：反相器三的输出端接反相器四的输入端，反相器四的输出端为两路，一路接结束控制二极管到反相器二的输入端，另一路接反馈电容的一端，反相电容的另一端也为两路，一路接反馈接地电阻到地线，另一路接反馈二极管到反相器三的输入端，放电结束二极管接在放电基极控制点与反相器三的输出端之间；

限压起动单元由限压上偏可调电阻、限压上偏保护电阻、限压起动下偏电阻组成：限压上偏可调电阻串接限压上偏保护电阻到反相器三的输入端，限压起动下偏电阻接在反相器三的输入端到地线之间；

放电单元由放电工作电路、放电备份电路、放电转换二极管、放电电阻、放电基极总电阻、放电切除开关组成；

放电工作电路由放电工作管与放电工作基极电阻组成；放电备份电路由放电备份管与放电备份基极电阻组成；

放电基极总电阻接在整流输出与放电基极控制点之间，放电电阻的一端接被充电池的正极，放电电阻的另一端为两路，一路接放电工作管的集电极，另一路接放电转换二极管的正极，放电转换二极管的负极接放电备份管的集电极，放电工作基极电阻接在放电工作管的基极与放电基极控制点之间，放电备份基极电阻接在放电备份管的基极与放电基极控制点之间，放电工作管与放电备份管的发射极都接地线，放电切除开关接在放电基极控制点与地线之间；

语音控制单元由语音钳位二极管、反相器六、语音体、语音积分电阻、语音积分电容组成：语音积分电阻接在反相器六的输入端与输出端之间，语音积分电容接在反相器门的输入端与地线之间，语音钳位二极管接在反相器门六的输入端与反相器四的输出端之间，语音体接在整流输出反相器门六的输出端；

负载单元被充电池、接触指示灯、接触指示保护电阻组成：接触指示灯与接触指示保护电阻串联在被充电池的两端，被充电池接在充电单元的输出与地线之间；

涓流电阻接在整流输出与充电单元的输出之间。

2.根据权利要求1所述的一种低碳充电器，其特征是：本措施中的反相器均是用斯密特电路焊接而成。