CN1302109A

CN1302109A - 温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路

Info

Publication number: CN1302109A
Application number: CN99127397A
Authority: CN
Inventors: 杨泰和
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-07-04
Anticipated expiration: 2019-12-30
Also published as: JP2001211562A; US6275011B1; CN1197219C

Abstract

一种适用于广电压变动范围的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路,其是藉适用于广电压范围的暂态保持电路及供检测可充电电池温度的负温度系数电阻元件为运行条件所构成,在电池充电饱和而可充电电池温度上升至设定值时,负温度系数电阻元件随温度上升降低电阻值,进而操控电路自动截止及转换为小电流保持充电,并在可充电电池降温,负温度系数电阻元件电阻值回升时,或在设定电源电压变动范围内维持小电流保持充电状态,且在取下可充电电池或切断电源时产生还原功能。

Description

温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路

本发明涉及一种适用于广电压变动范围的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路。

众所周知，传统自动截止及暂态保持型充电电路是通过电子元件群构成的电压或电流检测装置以对设有温控开关的可充电电池进行充电，并在可充电电池饱和而温度升高时，藉由温控开关的感测，使充电器转为对可充电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，成本增加及工作可靠性低。

本发明的主要目的是提供一种适用于广电压变动范围的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路。

本发明的目的是这样实现的：其是通过适用于广电压范围的暂态保持电路，以及供检测可充电电池温度的负温度系数电阻元件为运行条件所构成，在电池充电饱和而可充电电池温度上升至设定值时，负温度系数电阻元件随温度上升降低电阻值，进而操控电路自动截止及转换为小电流保持充电，并在可充电电池降温，负温度系数电阻元件电阻值回升时，或在设定电源电压变动范围内维持小电流保持充电状态，而在取下可充电电池或切断电源时产生还原(RESET)功能；该电路还可适用于设有回流二极管以构成紧急自动供电功能。

其主要构成包含有：

--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，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，或由前两种或两种以上阻抗构合的混合型交流限流阻抗装置，供串联于交流电源与整流器BR100之间，此项交流限流阻抗Z100可依需要选择性设置与否；

--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主动晶体管及驱动电路所构成的直流限流阻抗装置串联于直流电源与负载侧之间，此项直流限流阻抗装置Z100’可依需要选择性设置与否；

--齐纳效应元件VZ1000：为依需要作选择的元件由齐纳二极管(ZENER DIODE)或由二极管组的正向偏压所构成，以提供稳压功能；

--可充电电池B101：为由各种饱和时具有温度上升特性的可充电电池，与阻隔二极管CR102及与可控硅SCR101呈正向串联；

--显示及保护电路：可充电电池B101与阻隔二极管CR102及可控硅SCR101串联电路与充电电源之间可依需求的必要性而作选择性设置限流电阻R101与发光二极管LED101并联构成显示功能再串联过载保护元件F101，进而与可控硅SCR101正极A与负极K及可充电电池B101正向串联后通往充电电源；前述限流电阻B101及发光二极管LED101及过载保护元件F101也可由灯丝型灯泡L101所取代，此项显示及保护电路可依需要选择性设置与否；

--分压电阻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电源正极，触发电容C101接脚另一端则与光耦合器PC101的晶体管侧串联再通往可控硅SCR101的触发控制极G；可控硅SCR101的正极通往充电电源正极；光耦合器PC101输出端与触发电容C101的串接点及与负极K之间可依需要选择性增设并联分流电阻R100以调节闸流的稳定性及触发灵敏度；

--光耦合器PC101：为由发光二极管构成输入侧以及与发光二极管相对的光感应晶体管构成输出侧，其输入侧供接受耦合于可充电电池的负温度系数电阻的操控；其输出侧供与可控硅SCR101的控制极串联；

--负温度系数电阻元件NTC101：含由负温度系数电阻元件所构成，供与可充电电池B101作直接或间接耦合，以随可充电电池的温升而降低其电阻阻值；

--显示用发光二极管LED102及与LED102串联的齐纳二极管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，面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)的电流也供作为在可控硅SCR101关闭后对可充电电池B101作补充充电(Topping Charge)，此项显示及保护电路可依需要选择性设置与否；

--旁路分流电阻R103：是供在关机或取下可充电电池时作为电容C101的放电电阻，若可充电电池所需补充充电电流较大时，则可在可控硅SCR101正极A与负极K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，此项旁路分流电阻R103可依需要选择性设置与否；

--一放电二极管CR101：为并联在可控硅SCR101的负极K及控制极G之间，其极性为在可充电电池B101取下时能使电容C101经旁路分流电阻R103及上述二极管CR101构成放电电路。

--稳压电源：为由阻隔二极管CR102与充电电源输出端呈正向串接，并由其串接点及充电电源的另一端，供并联由主动电阻R110与齐纳二极管ZD110串联而成的稳压电源；齐纳二极管VZ110的两端为稳压电源输出端；或可由其他固态或机电式稳压电路所构成，此项旁路分流电阻R103可依需要选择性设置与否；

--分压电路：为由限流电阻R112与光耦合器PC101的输入端串联，再与负温度系数电阻元件并联后共同串联分压电阻R111，再并联于稳压电源，此项旁路分流电阻R103可依需要选择性设置与否。

本发明进一步可加设回流二极管FD201以具有紧急自动供电功能，其主要构成包括：

--回流二极管FD201：为呈反向并联在可充电电池B101正极端与直流电源正极端之间；

--负载：为并联于可充电电池B101负极端与电源正极端，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构成供电回路；

--稳定电容C101：为与负载并联以稳定切换过程，可视需要选择其电容值或省略不用。

可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。

可依需要选择可充电电池B101的正极为连结于电源正极而由可控硅SCR101的负极K通往电源负极端；或由可控硅SCR101的正极A连结于电源正极而由可充电电池B101的负极通往电源负极端。

可依需要将充电电路元件(负温度系数电阻元件)制作组合于充电器，或将充电电路元件与可充电电池制作组合成一体或其中部份电路元件设置于充电器，而其他部份设置于可充电电池，而以导电联接装置或接点或插头插座互相联接。

本发明是藉可充电电池所直接间接耦合的负温度系数电阻元件，在可充电电池充电饱和温度上升时操控可控硅切断主充电电流；其主要构成包括：充电电源：为纯直流、半波直流、全波直流、间歇脉冲直流及有纹波直流电源；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；可充电电池：为可匹配温控开关装置的可充放电二次电池，并具有饱和时温度上升的特性；适用于广电压范围的暂态保持电路：为由固态电子或电机等电路元件所构成，供接受可充电电池本身所配置供检测可充电电池温度的负温度系数电阻元件的操控，而在可充电电池充电接近饱和温度上升时负温度系数电阻阻值降低进而操控可控硅SCR转为断路，再藉可控硅SCR正极A与负极K并联的旁路分流电路通过较小的补充充电(ToppingCharge)电流而构成对可充电电池保持充电功能，并具有能适用于广电压变化范围内维持暂态保持电路的保持充电功能，以匹配较广电压范围的变动而不受干扰，直到电源关闭或可充电电池取下，而使暂态保持电路还原。

以下配合附图详细说明本发明的特征及优点：

图1为本发明结合于可充电电池及所配置负温度系数电阻元件构成自动截止充电电路示意图。

图2为图1电路加设回流二极管以具有紧急自动供电功能电路的示意图。

图1所示为本发明适用于广电压变动范围的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路，结合于可充电电池及耦合负温度系数电阻元件，构成自动截止充电电路的实施例，其充电电源含纯直流、半波直流、全波直流、间歇脉冲直流及有纹波直流电源；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；此项适用于广电压变动范围的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路为由下列部份或全部电路元件所构成；其主要构成包含有：

--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，或由前两种或两种以上阻抗组合的混合型交流限流阻抗装置，供串联于交流电源与整流器BR100之间，此项交流限流阻抗Z100可依需要选择性设置与否；

--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主动晶体及驱动电路所构成的直流限流阻抗装置串联于直流电源与负载侧之间，此项直流限流阻抗装置Z100’可依需要选择性设置与否；

--分压电阻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电源正极，触发电容C101接脚另一端则与光耦合器PC101的晶体侧串联再通往可控硅SCR101的触发控制极G；可控硅SCR101的正极通往充电电源正极；光耦合器PC101输出端与触发电容C101的串接点及与负极K之间可依需要选择性增设并联分流电阻R100以调节闸流的稳定性及触发灵敏度；

--负温度系数电阻元件NTC101：含由负温度系数电阻元件所构成，供与可充电电池B101作直接或间接耦合，以随可充电电池的温升而降低其电阻阻值。

--显示用发光二极管LED102及与LED102串联的齐纳二极管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)的电流也供作为在可控硅SCR101关闭后，对可充电电池B101作补充充电(Topping Charge)，此项显示及保护电路可依需要选择性设置与否；

--旁路分流电阻R103：为供在关机或取下可充电电池时作为电容C101的放电电阻，若可充电电池所需补充充电电流较大时，则可在可控硅SCR101正极A与负极K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，此项旁路分流电阻R103可依需要选择性设置与否；

图1所述电路的动作过程如下：

--在开始对可充电电池充电时，经由电阻R102对电容C101的瞬间充电电流触发导通可控硅SCR101的控制极G，进而触发可控硅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，与其所直接或间接耦合的负温度系数电阻元件电阻值降低，其两端电压也降低，使光耦合器PC101的输入侧LED熄灭，其输出侧呈截止，使可控硅SCR101导流中断，而充电电流经旁路分流电阻R103及流经分压电阻R102并与流经具有分流功能的发光二极管LED102及流经齐纳二极管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；

--当负温度系数电阻元件温度降低使其电阻值上升时，无论在保持性充电(Topping Charge)期间或复归期间，若电源电压在设定范围内变动，则电容C101的电位不变，因此无电流流经可控硅SCR101触发控制极G，故可控硅SCR101继续维持断路状态；

--当充电完成取下电池B101或切断交流输入电能时，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，使电路恢复而呈待触发的预备状态。

此外，前述实施例可进一步加设回流二极管FD201，供在电源中断时，使可充电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的电路实施例，其主要构成包括：

--回流二极管FD201：为呈反向并联于可充电电池B101正极端与直流电源正极端之间；

--稳定电容C101：为与负载并联以稳定切换过程，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，在不变电路原理下可作下列应用选择：

(1)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；

(2)依需要选择可充电电池B101的正极为连结于电源正极而由可控硅SCR101的负极K通往电源负极端；或由可控硅SCR101的正极A连结于电源正极而由可充电电池B101的负极通往电源负极端；

(3)可依需要将充电电路元件(负温度系数电阻元件)制作组合于充电器，或将充电电路元件与可充电电池制作组合成一体或其中部份电路元件设置于充电器，而其他部份设置于可充电电池，而以导电联接装置或接点或插头插座互相联接。

综合上述，本发明为揭示一种适用于广电压变动范围的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路，即以可充电电池配置的负温度系数电阻元件对蓄电瓶充电饱和与温升状态的感测为运行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转换为补充充电(Topping charge)状态，并能限制电源电压变动对电容端压的干扰，而流经分压电阻R102的电流及流经分流齐纳二极管ZD101(及选择性串设的发光二极管LED102)的电流作为对可充电电池的补充充电(Topping Charge)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，其结构简单且具有实用价值。

Claims

1、一种适用于广电压变动范围的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路，其特征在于：其是通过适用于广电压范围的暂态保持电路，以及供检测可充电电池温度的负温度系数电阻元件为运行条件所构成，在电池充电饱和而可充电电池温度上升至设定值时，负温度系数电阻元件随温度上升降低电阻值，进而操控电路自动截止及转换为小电流保持充电，并在可充电电池降温，负温度系数电阻元件电阻值回升时，或在设定电源电压变动范围内维持小电流保持充电状态，而于取下可充电电池或切断电源时产生还原功能；该电路还可设有回流二极管以构成紧急自动供电功能。

2、如权利要求1所述的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路，其特征在于：其主要构成包含有：

--一放电二极管CR101：为并联在可控硅SCR101的负极K及控制极G之间，其极性为在可充电电池B101取下时能使电容C101经旁路分流电阻R103及上述二极管CR101构成放电电路；

3、如权利要求1或2所述的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路，其特征在于：进一步可加设回流二极管FD201以具有紧急自动供电功能，其主要构成包括：本发明进一步可加设回流二极管FD201以具有紧急自动供电功能，其主要构成包括：

4、如权利要求1或2或3所述的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路，其特征在于：可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。

5、如权利要求1或2或3所述的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路，其特征在于：可依需要选择可充电电池B101的正极为连结于电源正极而由可控硅SCR101的负极K通往电源负端；或由可控硅SCR101的正极A连结于电源正极而由可充电电池B101的负极通往电源负端。

6、如权利要求1或2或3所述的温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路，其特征在于：可依需要将充电电路元件(负温度系数电阻元件)制作组合于充电器，或将充电电路元件与可充电电池制作组合成一体或其中部份电路元件设置于充电器，而其他部份设置于可充电电池，而以导电联接装置或接点或插头插座互相联接。