CN2049835U

CN2049835U - 全自动控制充电与不间断电源装置

Info

Publication number: CN2049835U
Application number: CN 88218323
Authority: CN
Inventors: 王佐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1989-12-20

Abstract

一种全自动控制充电与不间断电源装置，一机两用，全自动控制，输出不间断，充电电流，电压可任意调节，具有多种保护功能，能同时输出多种不同电压，适应不同设备的要求，线路简单，操作方便，可靠性高，效率高，设计合理，应用范围广，可广泛用于计算机、通讯、电力、公安、医疗、电化教学等部门。

Description

一种全自动控制充电与不间断电源装置，属于电学中电源的一种。

现有的充电机、直流稳压电源一般是两个独立的分开的装置，就拿充电机来说，有采用恒压充电的，有采用恒流充电的，也有手动恒流、恒压转换的，需人工值守，恒压充电，开始电池电压低，电流过大，充电后期，电流过小，充不满；恒流充电，在充电后期电流过大，造成过充电，这两种情况对电池充电都不利。不间断电源，即当市电中断，电池经直流变换或逆变，对工作设备，照明等供电，一般采用继电器转换，对计算机、精密仪器及设备易造成误差。或无过放电保护措施，使电池在无人值守情况下过放电而损坏。有些电路有过放电保护，但采取的是用继电器完全断开电池的方法，当市电来电后需要人工启动。如不完全断开电池，则电池在断开负载后电池电压将回升，又将对负载供电，经过多次反复后还是将造成电池过放电。

本实用新型的目的，就是要研制一种实行恒流充电，充满后自动转入浮充电，并维持恒压，以及无触点转换，具有电池过放电保护的全自动控制不间断电源的整体设备。

这种全自动控制充电与不间断电源装置，如图1所示，由电源变压器（B₁）、半可控桥式整流电路（B₁₃、B₁₄、SCR）、直流同步工作电源（D_1～4、WY_1～2）、触发脉冲电路（B₂、UJT、BG₁、BG₂）、恒流控制电路（W₁、I_C1－1、D₈）、电流取样（FL）、充电自动转换电路（R₁₈、W₃、WY₄、BG₃、BG₄、I_C1－2、D₉）、其中包括模拟可控硅电路（BG₃、BG₄）、充电恒压电路（W₂、I_C1－2、D₉）、短路保护电路（I_C1－3、D₁₂、D₁₀）、电池过放电保护电路（BG₅、BG₆）、振荡及功放电路（I_C2、BG₇、BG₈、B₃）、整流供电电路（D₁₆、D₁₇、L₂、RD₄）以及电池（DC）组成。

上述电路的连接关系是：电源变压器（B₁）共有四组，一组接市电，一组接指示灯，一组供半可控桥式整流电路（D₁₃、D₁₄、SCR），还有一组供直流同步工作电源（D_1～4、WY_1～2），半可控桥式整流电路中的可控硅（SCR）受触发脉冲电路（B₂、UJT、BG₁、BG₂）的控制，半可控桥式整流电路的整流输出轻滤波，给电池（DC）充电，电流取样（FL）串接在电池（DC）负端与半可控桥式整流电路（D₁₃、D₁₄、SCR）之间，为电流表的分流器，还与恒流控制电路（W₁、I_C1－1、D₈）中的W₁一端连接，触发脉冲电路（B₂、UJT、BG₁、BG₂）中BG₂的基极同时连接恒流控制电路（W₁、I_C1－1、D₈）中的D₈，充电自动转换电路（R₁₈、W₃、WY₄、BG₃、BG₄、I_C1－2、D₉）和充电恒压电路（W₂、I_C1－2、D₉）中的D₉短路保护电路（I_C1－3、D₁₂、D₁₀）中的D₁₀，且受直流同步工作电源（D_1－4、WY_1～2）供电，直流同步工作电源（D_1～4、WY_1～2）的输出经稳压、滤波（WY₃、C₃、C₄）后供恒流控制电路，充电自动转换电路、充电恒压电路，短路保护电路的直流工作稳压电源，电池过放电保护电路（BG₅、BG₆）通过分压电阻并接于电池（DC）同时控制振荡电路（IC₂），振荡及功放电路（IC₂、BG₇、BG₈、B₃）的输出至整流供电电路（D₁₆、D₁₇、L₂、RD₄）。

工作原理如下：（见图1）市电经电源变压器（B₁）后，一组供半可控桥式整流电路（D₁₃、D₁₄、SCR）整流成直流，经滤波给电池（DC）充电，充电电流的大小取决于触发脉冲电路（B₂、UJT、BG₁、BG₂）对可控硅导通角的控制，对电池充电电流经电流取样（FL）连接至电位器W₁，取样的电压与原W₁上的电压反相迭加后送入运算放大器（I_C1－1）的同相输入端，如充电电流过大，则电流取样（FL）的负端更负，送入运算放大器（I_C1－1）同相输入端电位下降，输出也因之下降，二极管（D₈）更加导通，将触发脉冲电路中三极管（BG₂）基极电压进一步下降，三极管（BG₂）实为放大管，集电极电压则上升，因而三极管（BG₁）基极电压上升，三极管（BG₁）趋向截止，对于触发脉冲电路来说，三极管（BG₁）相当于一个可变电阻，愈截止，电阻愈大，充放电时间常数增大，振荡频率降低，经单结晶体管（UJT）及脉冲变压器（B₂）输出至可控硅（SCR）控制极，使之导通角减小，电流减小，达到给电池充电电流减小的目的。反之，充电电流过小，经恒流控制电路（W₁、I_C1－1、D₈）、触发脉冲电路（B₂、UJT、BG₁、BG₂）控制可控硅导通角增大，对电池充电电流增大。因此调节电位器（W₁）可予设对电池充电电流的恒流值。电池的电压经保险（RD₃）后取样至充电自动转换电路（R₁₈、W₃、WY₄、BG₃、BG₄、I_C1－2、D₉），调节电位器（W₃）予设电池电压达到某一值为充满，后转入浮充电恒压，若电池电压达到或超过这一值，经电阻R₁₈、W₃分压后的电压值使稳压管（WY₄）击穿，使三极管（BG₃、BG₄）迅速饱和导通，而且当电池电压降低，WY₄不再击穿，三极管（BG₃、BG₄）仍维持饱和导通状态，这就是模拟可控硅电路（BG₃、BG₄），BG₃的集电极接BG₄的基极，BG₃的基极接BG₄的集电极，BG₄的发射极接地，BG₄基极电阻接地，BG₃发射极作为输出，使运算放大器（I_C1－2）的同相输入端电位下降，（I_C1－2）输出也下降，二极管D₉开始导通，触发脉冲电路中的三极管（BG₂）基极电位下降，触发脉冲电路频率降低，可控硅（SCR）导通角减小，对电池充电电流减小，转入浮充电恒压工作，电池电压有所下降，由于模拟可控硅电路（BG₃、BG₄）的维持导通作用，二极管（D₉）继续开通，此时电池电压取样，经电位器（W₂）、电阻分压，送入运算放大器（I_C1－2）的反相输入端，因此，调节电位器（W₂）予设恒压浮充电电压值，若电池电压降低，取样、分压后送入（I_C1－2）反相输入端电压下降，运算放大器（I_C1－2）输出电位有所上升，触发脉冲电路中的三极管（BG₂）基极电位上升，电路脉冲频率上升，可控硅导通角增大，充电电流增大，电池电压就会回升。反之，电池电压超过恒压值，经过上述电路反馈，使充电电流减小，电池电压下降，这样就实现了恒压浮充电的目的，短路保护电路（I_C1－3、D₁₂、D₁₀）的工作原理如下：设电池短路，则电压急剧下降接近零，取样，经电阻R₂₀、R₂₁分压送入运算放大器（I_C1－3）的同相输入端，输出急剧下降，二极管（D₁₀）导通，触发脉冲电路频率下降，可控硅关闭，无充电电流，由于运算放大器（I_C1－3）的反相输入端接二极管（D₁₂）正向到地，因此压降0.7V左右，若不是电池短路，低于0.7V，则I_C1－3输出为正，二极管（D₂₀）截止，切断与触发脉冲电路的联系。

本装置还为不间断电源，就是具有振荡及功放电路（IC₂、BG₇、BG₈、B₃），集成电路（IC₂）及其外加电阻电容构成一振荡电路，振荡的交变信号送至三极管（BG₇、BG₈）作推挽功率放大，经输出变压器（B₃）至二极管（D₁₆、D₁₇）整流，滤波输出。在市电中断，电池供电过程中，若电池供电过久，电压低于某一极限，则由电池过放电保护电路（BG₅、BG₆）使振荡电路停振，无输出，电池电压经电阻（W₄、R₂₃、R₂₄）分压，连接至三极管（BG₅）基极，若电压低于某一极限，三极管（BG₅）导通，三极管（BG₆）导通，连接三极管（BG₅）集电极的集成电路10脚，使振荡器停振，因而无整流输出，由于（BG₅、BG₆）的斯密特电路的回差现象，克服了电池断开负载后电压又回升使振荡起振，负载又工作的缺点，一直到市电来后，才能自动恢复正常工作。

图1为本实用新型附图。

实施例，作为无线电台的通讯电源，可控硅：SCR20A／200V，二极管D₁₃、D₁₄：20A／200V，电池采用105AH，运算放大器采用LM324内含四组，只用三组，集成电路IC₂：W1524，二极管D_1～4：1N4002，三极管BG_1～6：3DG₆，BG₇、BG₈：F100C，电流取样（FL）为0.0026Ω电阻，元件市场购买，外壳机加工。

本设计为需要直流不间断稳压电源的条件下实用，广泛应用于计算机、通讯、电力、公安、医疗、电化教学等部门，其特点为一机两用全自动控制，无需人员值守输出连续不间断，充电电流，电压可任意调节适应各种型号蓄电池，具有多种保护功能，能同时输出多种不同电压，适应不同设备的要求。线路简单，操作方便，可靠性高，效率高。电路稍加变动即可改为备用逆变电源，供给交流输出电压。应于范围极其广泛。

Claims

1、一种全自动控制充电与不间断电源装置，具有电源变压器(B₁)、半可控桥式整流电路(D₁₃、D₁₄、SCR)，其特征在于还具有直流同步工作电源(D_1～4、WY_1～2)、控制电路稳压电源(D₅、C₃、WY₃)、触发脉冲电路(B₂、UJT、BG₁、BG₂)、恒流控制电路(W₁、Ic_1-1、D₈)、电流取样(FL)、充电自动转换电路(R₁₈、W₃、WY₄、BG₃、BG₄、Ic_1-2、D₉)、模拟可控硅电路(BG₃、BG₄)、充电恒压电路(W₂、Ic_1-2、D₉)、短路保护电路(Ic_1-3、D₁₂、D₁₀)、电池过放电保护电路(BG₅、BG₆)、振荡及功放电路(Ic₂、BG₇、BG₈、B₃)、整流供电电路(D₁₆、D₁₇、L₂、RD₄)。

2、根据权利要求1所述的全自动控制充电与不间断电源装置，其特征在于所述的电流取样（FL），串接在电池（DC）负端与半可控桥式整流电路（D₁₃、D₁₄、SCR）之间，为电流表的分流器，还与恒流控制电路（W₁、I_C1－1、D₈）中的W₁一端连接。

3、根据权利要求1所述的全自动控制充电与不间断电源装置，其特征在于所述的充电自动转换电路（R₁₈、W₃、WY₄、BG₃、BG₄、I_C1－2、D₉）中三极管（BG₃）的集电极接三极管（BG₄）的基极，三极管（BG₃）的基极接三极管（BG₄）的集电极，三极管（BG₄）的发射极接地，基极电阻也接地，这就是模拟可控硅电路。

4、根据权利要求1所述的全自动控制充电与不间断电源装置，其特征在于所述的直流同步工作电源（B₁、WY_1～2、D_1～4）供给触发脉冲电路（B₂、UJT、BG₁、BG₂）的工作电源，直流同步工作电源（D_1～4、WY_1～2）输出经稳压滤波（WY₃、C₃、C₄）后供恒流控制电路、充电自动转换电路、充电恒压电路、短路保护电路的直流稳压电源。

5、根据权利要求1所述的全自动控制充电与不间断电源装置，其特征在于所述的电池过放电保护电路（BG₅、BG₆）采用斯密特电路控制（IC₂）停振而无输出电压。

6、根据权利要求1所述的全自动控制充电与不间断电源装置，其特征在于所述的全自动控制充电与不间断电源共用一套半可控桥式整流电路（D₁₃、D₁₄、SCR）和电源变压器（B₁）。

7、根据权利要求1所述的全自动控制充电与不间断电源装置，其特征在于所述的利用一块集成四运算放大器（LM324）进行恒流充电控制、恒压浮充电控制、过流过压短路保护、以及恒流恒压自动转换的电路。