CN1110119C - 适用于广电压变动范围温控开关控制保持型充电电路 - Google Patents

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Abstract

一种适用于广电压变动范围温控开关控制保持型充电电路，其包括充电电源、电压或电流检知装置、温控开关组成，在电池充电饱和而蓄电池温度上升至设定值所构成，温控开关动作而使电路自动转换为小电流保持充电，并在温控开关自动回归时，以及在设定电源电压变动范围内维持充电状态，并在取下蓄电池或切断电源时，产生还原功能为第一特征，该电路可进一步适用于设有回流二极管以构成紧急自动供电功能。本发明利用可充电蓄电池所匹配温控开关装置操控运作，结构简单，成本较低，工作可靠性较高。

Description

适用于广电压变动范围温控开关控制保持型充电电路
技术领域
本发明涉及一种适用于广电压变动范围的温控开关操控自动截止及暂态保持型充电电路。
背景技术
众所周知，传统自动截止及暂态保持型充电电路利用电子元件群构成的电压或电流检知装置，以对设有温控开关的可充电蓄电池进行充电，并在可充电蓄电池饱和而温度升高时，籍由温控开关的感测，使充电器转为对蓄电池输入较小的电流作保持性充电，但是传统自动截止及暂态保持型充电电路零件繁多、构造复杂，成本增加及可信度降低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种适用于广电压变动范围的温控开关操控自动截止及暂态保持型充电电路，其利用可充电蓄电池所匹配温控开关装置操控运作，结构简单，成本较低，工作可靠性较高。
本发明的一种适用于广电压变动范围温控开关控制保持型充电电路，其特征在于至少包括：充电电源、温控开关(TS101)、可充电蓄电池(B101)和暂态保持电路；
所述可充电蓄电池(B101)、温控开关装置(TS101)和暂态保持电路相互串联，充电电源对可充电蓄电池(B101)充电；
温控开关装置(TS101)由机电式热动开关所构成或由固态温度检测元件及所配合操控的开关电路(S1、S2、S3、S4)所构成，固态温度检测元件由正温度系数(PTC)或负温度系数(NTC)元件或热电偶所构成；
暂态保持电路包括所述温控开关装置的机电式热动开关元件或固态温度检测元件所操控的开关电路(S1、S2、S3、S4)，以及受该开关电路控制的分压电组(R102)、触发电容(C101)、分流电组(R100)和晶闸管(SCR101)；
分压电组(R102)与触发电容(C101)相串联，分压电阻(R102)接脚的一端联结于可充电蓄电池(B101)的负极；开关电路(S1)连接于晶闸管(SCR101)的阳极(A)与可充电蓄电池(B101)负极之间，开关电路(S2)连接于晶闸管(SCR101)的闸极(G)与触发电容(C101)另一端之间，开关电路(S3)连接于晶闸管(SCR101)的阴极(K)与充电电源负极之间，开关电路(S4)连接于充电电源负极与所述触发电容(C101)另一端之间，以在可充电蓄电池到达设定温度时，操控截止，其中开关电路(S1、S2、S3)具有过热时切断的开关功能，开关电路(S4)具有过热闭合的开关功能；分流电组(R100)与开关电路(S4)并联，以调节闸流的安定性及触发灵敏度；
当可充电电池充电饱和而蓄电池温度上升至设定值，温控开关装置(TS101)动作使充电电源经暂态保持电路的分压电阻(R102)而转换为小电流保持充电。
所述的充电电源为纯直流、半波直流、全波直流、间歇脉动直流或有涟波直流电源，该电源为稳压电源或设定电压变化范围内的可变动电压电源。
充电电源包括：
交流变压器(T100)：为一次侧供输入交流电能，二次侧供输出交流电能；
整流器(BR100)：连接于交流变压器(T100)的二次侧，其输出提供给可充电蓄电池作充电电源；
交流限流阻抗(Z100)：为防止负载侧短路的电容性或电感性或电阻性的阻抗元件或由前者两种或两种以上阻抗构成的混合型交流限流阻抗装置，连接于交流变压器(T100)的输出端与整流器(BR100)之间；
直流限流阻抗装置(Z100’)：由电阻或晶体管及驱动电路所构成，串联于整流器(BR100)输出端与负载侧之间；
稳压效应元件(VZ1000)：由稳压二极管或由二极管组的顺向偏压所构成，连接于直流限流阻抗装置(Z100’)的输出端与整流器(BR100)的一输出端之间，以提供稳压功能；
显示及保护电路：由限流电阻(R101)与发光二极管(LED101)并联后再串联过载保护元件(F101)构成，连接于直流限流阻抗装置(Z100’)与可充电蓄电池(B101)正极之间；限流电阻(R101)及发光二极管(LED101)及过载保护元件(F101)亦可由灯丝型灯泡(L101)所取代；
过电压及涌浪电压保护元件(SP101)：由固态过电压或涌浪保护元件所构成，与可充电蓄电池(B101)并联；
显示用发光二极管(LED102)及与其串联的稳压二极管(ZD101)并联于分压电阻(R102)与触发电容(C101)的连接点以及直流电源负极之间，以产生限压及旁路分流功能；
旁路分流电组(R103)：连接于可充电蓄电池(B101)负端与直流电源负极之间，关机或取下可充电电池时作为触发电容(C101)的放电电阻；
一放电二极管(CR101)：连接于触发电容(C101)与直流电源负极之间，其极性为蓄电池(B101)取下时能使电容(C101)经旁路分流电组(R103)及上述放电二极管(CR101)构成放电电路。
可进一步加设回流二极管(FD201)，逆向连接于可充电蓄电池(B101)负端与直流电源负极之间，电源中断时，使可充电蓄电池能经回流二极管对原直流电源正负输出端所驱动的负载供电；
负载：并联于可充电蓄电池(B101)正端与直流电源负极，正常时由电源电能驱动负载，电流中断时改由回流二极管(FD201)构成回路；
安定电容(C102)：与负载并联以安定切换过程。
将该充电电路的所有电路元件制作组合成一充电器，或将该充电电路中的一部分电路元件设置在充电器上，而剩余部分设置于可充电蓄电池上，并使该充电器与可充电蓄电池之间电性连接。
本发以可充电蓄电池所配置的温控开关装置对蓄电瓶充电饱和与温升状态的感测为运作条件而构成的自动截止充电电路，以在电池充电饱和时能自动换为补充充电状态而能限制电源电压变动对电容端压的干扰，而流经分压电组R102的电流及流经分流稳压二极管ZD101(及选择性串设的发电二极管LED102)的电流作为对蓄电池的补充充电为特征，以及进一步具有回流二极管以构成紧急自动供电电路功能为特征，结构简单且具实用价值。
附图说明
图1所示本发明结合于可充电电池及所配置温控开关构成自动截止充电电路示意图。
图2所示本发明电路加设回流二极管以具有紧急自动供电功能电路示意图。
具体实施方式
参见图1，为本发明适用于广电压变动范围的温控开关操控自动截止及暂态保持型充电电路结合于可充电电池及所配置温控开关装置构成自动截止充电电路一实施例，其充电电源可为含纯直流、半波直流、全波直流、间歇脉动直流或有涟波直流电源；充电电源可为稳压电源或设定电压变化范围内的可变动电压电源；此项广电压变动范围的温控开关操控自动截止及暂态保持型兖电电路为由下列部分或全部电路元件所构成；其主要构成含：
交流变压器T100：为一次侧供输入交流电能，二次侧供输出交流电能者，交流变压器可依电路需要而选择性使用或舍弃不用而直接输入交流电流；
交流限流阻抗Z100：为供防止负载侧短路的电容性或电感性或电阻性的阻抗元件或由前者两种或两种以上阻抗构合的混合型交流限流阻抗装置，连接于交流变压器(T100)的输出端与整流器(BR100)之间；
直流限流阻抗装置Z100’：为依需要作选择的元件，当电源为直流电源或电流为由交流整流的直流电源而未在交流侧串联交流限流阻抗Z100时，则可选择设置由电阻或晶体管及驱动电路所构成的直流限流阻抗装置，串联于整流器(BR100)输出端与负载侧之间；
稳压元件VZ1000：为依需要作选择的元件由稳压二极管或由二极管组的顺向偏压所构成，连接于直流限流阻抗装置(Z100’)的输出端与整流器(BR100)的一输出端之间，以提供稳压功能；
可充电蓄电池B101：与所匹配的温控开关装置TS101串联后再与晶闸管SCR101呈顺向串联；
显示及保护电路：由限流电阻(R101)与发光二极管(LED101)并联后再串联过载保护元件(F101)构成，连接于直流限流阻抗装置(Z100’)与可充电蓄电池(B101)正极之间；前述限流电组R101及发光二极管LED101及过载保护元件F101亦可由灯丝型灯泡L101所取代；
过电压及涌浪电压保护元件SP101：为可依需要而选择设置与否的辅助元件，由固态过电压或涌浪保护元件所构成，与可充电蓄电池(B101)并联；
分压电组R102与触发电容C101相串联，分压电阻R102接脚的一端联结于可充电蓄电池B101的一负极；
温控开关装置TS101：由机电式热动开关所构成或由固态温度检测元件及所配合操控的开关电路所构成，固态温度检测元件含：正温度系数(PTC)或负温度系数(NTC)元件或热电偶所构成，前述机电式热动开关元件或固态温度检测元件所操控的开关电路为供设置于：
1、开关电路S1：连接于晶闸管(SCR101)的阳极(A)与可充电蓄电池(B101)负极之间；
2、开关电路S2：连接于晶闸管(SCR101)的闸极(G)与触发电容(C101)另一端之间；
3、开关电路S3：连接于晶闸管(SCR101)的阴极(K)与充电电源负极之间；
4、开关电路S4：连接于充电电源负极与触发电容(C101)一端之间，以在可充电蓄电池到达设定温度时，操控截止，其中设置于S1、S2、S3为过热时切断的开关功能，设置于S4为过热闭合的开关功能；
显示用发光二极管LED102及与LED102串联的稳压二极管ZD101为供构成限压及分流功能，为呈并联跨接于分压电阻R102与电容C101的连接点以及充电电源负极之间以产生限压及旁路分流功能，而其限压功能为能抑制电源电压变动时对电容端压的干扰，而流经ZD101(或进一步流经选择性设置与ZD101串联的发光二极管LED102)的电流亦供作为于晶闸管SCR101关闭后对蓄电池B101作补充充电；
旁路分流电组R103；为供于关机或取下可充电电池时作为电容C101的放电电阻，若电瓶组所需补充充电电流较大时，则可在可充电蓄电池B101负端与直流电源负极之间选择性加设并联分流电阻以相对增加保持充电电流值；
放电二极管CR101：连接于触发电容(C101)与直流电源负极之间，其极性为于蓄电池B101取下时能使电容C101经旁路分流电组R103及上述二极管CR101构成放电电路。
图1所述电路的动作过程如下：
于开始对电瓶充电时，经由电阻R102对电容C101的瞬间充电电流触发导通晶闸管SCR101的闸极G，进而触发SCR101使电路以正常充电电流值对电池B101充电，当电池B101接近饱和而温度升高时，与其匹配的温控开关装置TS101动作，使晶闸管SCR101导流中断，而充电电流经旁路分流电组R103、流经分压电阻R102，同时流经具有分流功能的发光二极管LED102、流经稳压二极管ZD101(及所选择性串设发光二极管LED102)的合成端压相同，而不受电源电压变动的影响；
当温控开关装置TS101复归时，无论在保持性充电其间或复归其间，若电源电压在设定范围内变动，则电容C101的电位不变，因此无电流流经晶闸管SCR101触发闸极G，故晶闸管SCR101继续维持断路状态；当充电完成取下电池B101时，则触发电容C101所蓄电能经旁路分流电阻R103及放电二极管CR101放电，使电路恢复而呈特触发的预备状态；
此外，前述实施例可进一步加设回流二极管FD201，供于电源中断时，使可充电蓄电池能经回流二极管对原直流电源正负输出端所驱动的负载供电。
图2为图1所示电路加设回流二极管FD201以具有紧急自动供电功能电路例，其主要构成包括：
回流二极管FD201：逆向并联于可充电蓄电池B101负端与直流电源负端之间；
负载：为并联于可充电蓄电池B101正端与电源负端，正常时由电源电能驱动负载，电流中断时改由回流二极管FD201构成回路；
安定电容C102：为与负载并联以安定切换过程，可视需要选择其电容值或省略不用；
图1、图2所述实施例中，在电路原理不变的情形下可作下列应用选择：
依需要安排电路中各元件的极性及串联关系以匹配电源与电路的极性关系；
可选择可充电蓄电池B101的负极为连结于电源负极而由晶闸管SCR101的阳极A通往电源正端；或由晶闸管SCR101的阴极K连结于电源负极而由可充电蓄电池B101的正极通往电源正端；
可将该充电电路的所有电路元件(含温度检测装置TS101)制作组合于充电器，或将该充电电路元件与可充电蓄电池制作组合成一体或其中部分电路元件设置于充电器，而其他部分设置于可充电蓄电池，充电器和可充电蓄电池之间由导电连接装置或接点或插头插座互相连接。

Claims (6)

1、一种适用于广电压变动范围温控开关控制保持型充电电路，其特征在于至少包括：充电电源、温控开关(TS101)、可充电蓄电池(B101)和暂态保持电路；
所述可充电蓄电池(B101)、温控开关装置(TS101)和暂态保持电路相互串联，充电电源对可充电蓄电池(B101)充电；
温控开关装置(TS101)由机电式热动开关所构成或由固态温度检测元件及所配合操控的开关电路(S1、S2、S3、S4)所构成，固态温度检测元件由正温度系数(PTC)或负温度系数(NTC)元件或热电偶所构成；
暂态保持电路包括所述温控开关装置的机电式热动开关元件或固态温度检测元件所操控的开关电路(S1、S2、S3、S4)，以及受该开关电路控制的分压电组(R102)、触发电容(C101)、分流电组(R100)和晶闸管(SCR101)；
分压电组(R102)与触发电容(C101)相串联，分压电阻(R102)接脚的一端联结于可充电蓄电池(B101)的负极；开关电路(S1)连接于晶闸管(SCR101)的阳极(A)与可充电蓄电池(B101)负极之间，开关电路(S2)连接于晶闸管(SCR101)的闸极(G)与触发电容(C101)另一端之间，开关电路(S3)连接于晶闸管(SCR101)的阴极(K)与充电电源负极之间，开关电路(S4)连接于充电电源负极与所述触发电容(C101)另一端之间，以在可充电蓄电池到达设定温度时，操控截止，其中开关电路(S1、S2、S3)具有过热时切断的开关功能，开关电路(S4)具有过热闭合的开关功能；分流电组(R100)与开关电路(S4)并联，以调节闸流的安定性及触发灵敏度；
当可充电电池充电饱和而蓄电池温度上升至设定值，温控开关装置(TS101)动作使充电电源经暂态保持电路的分压电阻(R102)而转换为小电流保持充电。
2、如权利要求1所述的适用于广电压变动范围温控开关控制保持型充电电路，其特征在于：所述的充电电源为纯直流、半波直流、全波直流、间歇脉动直流或有涟波直流电源，该电源为稳压电源或设定电压变化范围内的可变动电压电源。
3、如权利要求1所述的适用于广电压变动范围温控开关控制保持型充电电路，其特征在于：充电电源包括：
交流变压器(T100)：为一次侧供输入交流电能，二次侧供输出交流电能；
整流器(BR100)：连接于交流变压器(T100)的二次侧，其输出提供给可充电蓄电池作充电电源；
交流限流阻抗(Z100)：为防止负载侧短路的电容性或电感性或电阻性的阻抗元件或由前者两种或两种以上阻抗构成的混合型交流限流阻抗装置，连接于交流变压器(T100)的输出端与整流器(BR100)之间；
直流限流阻抗装置(Z100’)：由电阻或晶体管及驱动电路所构成，串联于整流器(BR100)输出端与负载侧之间；
稳压效应元件(VZ1000)：由稳压二极管或由二极管组的顺向偏压所构成，连接于直流限流阻抗装置(Z100’)的输出端与整流器(BR100)的一输出端之间，以提供稳压功能；
显示及保护电路：由限流电阻(R101)与发光二极管(LED101)并联后再串联过载保护元件(F101)构成，连接于直流限流阻抗装置(Z100’)与可充电蓄电池(B101)正极之间；限流电阻(R101)及发光二极管(LED101)及过载保护元件(F101)亦可由灯丝型灯泡(L101)所取代；
过电压及涌浪电压保护元件(SP101)：由固态过电压或涌浪保护元件所构成，与可充电蓄电池(B101)并联；
显示用发光二极管(LED102)及与其串联的稳压二极管(ZD101)并联于分压电阻(R102)与触发电容(C101)的连接点以及直流电源负极之间，以产生限压及旁路分流功能；
旁路分流电组(R103)：连接于可充电蓄电池(B101)负端与直流电源负极之间，关机或取下可充电电池时作为触发电容(C101)的放电电阻；
一放电二极管(CR101)：连接于触发电容(C101)与直流电源负极之间，其极性为蓄电池(B101)取下时能使电容(C101)经旁路分流电组(R103)及上述放电二极管(CR101)构成放电电路。
4、如权利要求1所述的适用于广电压变动范围温控开关控制保持型充电电路，其特征在于：可进一步加设回流二极管(FD201)，逆向连接于可充电蓄电池(B101)负端与直流电源负极之间，电源中断时，使可充电蓄电池能经回流二极管对原直流电源正负输出端所驱动的负载供电；
负载：并联于可充电蓄电池(B101)正端与直流电源负极，正常时由电源电能驱动负载，电流中断时改由回流二极管(FD201)构成回路；
安定电容(C102)：与负载并联以安定切换过程。
5、如权利要求1、2、3或4所述的适用于广电压变动范围温控开关控制保持型充电电路，其特征在于：将该充电电路的所有电路元件制作组合成一充电器。
6、如权利要求1、2、3或4所述的适用于广电压变动范围温控开关控制保持型充电电路，其特征在于：将该充电电路中的一部分电路元件设置在充电器上，而剩余部分设置于可充电蓄电池上，并使该充电器与可充电蓄电池之间电性连接。
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