CN205960705U - 充放共存的环保浮充器 - Google Patents

Abstract

充放共存的环保浮充器，属于电子技术领域，由充电单元，放电单元，脉冲发生单元，结束选择单元，双结束启动单元，结束执行单元，充电显示单元，负载单元，涓流电阻组成，在充电过程中，脉冲发生单元不断控制充电单元两三极管与放电单元两三极管处于开通与断开状态，因此是脉冲电流充电，形成充放共存的科学充电方式，最大化延长电池的寿命，双结束启动单元中有两种结束启动，一种为定时启动，一种为为限压启动，由结束选择单元进行切换，以或门的方式触发结束执行单元，关闭充电单元与放电单元，由涓流电阻向电池提供维持电流，充电单元与放电单元中均有备份电路，因此保证了充电器的寿命。

Description

充放共存的环保浮充器

技术领域

属于电子技术领域。

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，本企业的充电单元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，又有放电单元（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

本实用新型的主要目的是利用三极管的饱和与截止两种形态，形成脉冲可调，控制充电单元与放电单元，形成充电时间大于放电时间的脉冲充电形式，对充电时间与放电时间形成科学分配，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。

采用的技术措施是

1、充放共存的环保浮充器由充电单元，放电单元，脉冲发生单元，结束选择单元，双结束启动单元，结束执行单元，充电显示单元，负载单元，涓流电阻组成。

其中：充电单元由充电工作电路、充电备份电路、充电基极接地电路、充电置换电路组成。

充电工作电路由充电工作管与充电工作管基极电阻组成；充电备份电路由充电备份管与充电备份管基极电阻组成；充电基极接地电路由充电工作管基极二极管、充电备份管基极二极管、接地电阻组成。

充电工作管与充电备份管的集电极接在一起接信号输入，充电工作管基极二极管的正极接充电工作管的基极，充电备份管基极二极管接充电备份管的基极，充电工作管基极二极管与充电备份管基极二极管的负极接在一起，成为充电单元的共基极，接地电阻接在共基极与地线之间，充电工作管与充电备份管的基极分别接一个基极电阻到信号输入，涓电阻接在信号输入与充电单元的输出之间，充电置换电路接在充电备份管的发射极与充电单元的输出之间，充电工作管的发射极即是充电单元的输出。

放电单元由放电工作电路、放电备份电路、放电置换电路、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、放电工作管基极电阻组成；放电备份电路由放电备份管与放电备份管基极电阻组成。

放电基极总电阻一端接振荡P管的集电极，放电基极总电阻的另一端即为放电控制点，分别与三电路相连，一路连接放电切除开关到地线，第二路接放电工作管基极电阻到放电工作管的基极，第三路接放电备份管基极电阻到放电备份管的基极，放电电阻接在被充电池的正极与放电工作管的集电极之间，放电置换电路接在放电工作管的集电极与放电备份管的集电极之间，放电工作管与放电备份管的发射极都与地线连接。

脉冲发生单元由振荡电路、脉冲可调充电支路、脉冲充放支路、振荡电容组成。

振荡电路由振荡N管、振荡P管、振荡N管基极可调电阻、振荡N管基极保护电阻、隔离二极管、振荡P管接地电阻组成：振荡N管基极可调电阻与振荡N管基极保护电阻串联在信号输入与振荡N管的基极之间，振荡P管的基极接振荡N管的集电极，振荡P管的发射极接信号输入，隔离二极管接在振荡N管的集电极与充电等位控制点之间，振荡P管接地电阻接在振荡P管的集电极与地线之间。

脉冲充放支路由固定电阻串联可调电阻组成；脉冲可调充电支路由充电可调电阻、充电可调限制电阻、导向二极管串联而成；

脉冲可调充电支路接在振荡P管的集电极与振荡电容的一端，振荡电容的另一端接振荡N管的基极，脉冲可调充电支路与脉冲充放支路并联。

充电显示电路由充电显示保护电阻与充电显示灯组成，充电显示保护电阻与充电显示灯串联在振荡P管的集电极与地线之间。

双启动单元由定时单元与限压单元组成。

定时单元由定时器、定时振荡电阻、定时振荡电容、清零电容、微分三极管、接地电阻、接地电容、定时器的保护电阻、定时器的电源稳压支路、定时器的电源导向二极管、定时结束启动二极管组成。

定时器有电源输入端，即第8脚；地线端，即第4脚；一个手动控制输入端，即第1脚；一个复位端，即第7脚；一个振荡输入端即第6脚；一个振荡输出端，即第5脚；两个终极输出端；其中一个终极输出端为定时结束时从高电压输出低电压，即第2脚，另一个终极输出端为定时结束时从低电压输出高电压，即第3脚。

定时器的保护电阻的一端接信号输入，另一端为定时器的电源控制端，定时器的电源导向二极管一端接定时器的电源控制端，定时器的电源导向二极管另一端接定时器的电源输入端，定时器的电源稳压支路接在定时器的电源控制端与地线之间，定时器的地线端接地线，定时器的振荡输出端接定时振荡电阻到定时器的振荡输入端，定时器的振荡输入端接定时振荡电容到地线，恒流单元的输出接清零电容到微分三极管的基极，微分三极管的基极与地线之间接接地电阻，微分三极管的发射极接地线，微分三极管的集电极接定时器的复位端，定时器的复位端与地线之间接接地电容，定时结束启动二极管的一端接定时结束时从低电压输出高电压的终极输出端，定时结束启动二极管的另一端接结束执行单元中结束触发电阻到结束执行三极管的基极。

限压单元由限压上偏调整电阻、限压上偏限制电阻、限压下偏电阻、限压结束启动二极管组成：限压上偏调整电阻与限压上偏限制电阻串联，一端接充电单元的输出，另一端为限压起动点，限压下偏电阻接在限压起动点与地线之间，限压结束启动二极管的一端接限压起动点，限压结束启动二极管的另一端与定时结束启动二极管的另一端相连。

结束选择单元由选择开关、两选择二极管组成：选择开关的转换触点接地线，选择开关的常闭触点与定时器的电源控制端之间接一个选择二极管，另一个选择二极管接在选择开关的常开触点与限压起动点之间。

结束执行单元由结束执行三极管、结束触发电阻、结束电源电阻、三个结束执行二极管组成：结束执行三极管的集电极与信号输入之间接结束电源电阻，三个结束执行二极管的一端接结束执行三极管的集电极，一个结束执行二极管的另一端接充电等位控制点，另一个执行二极管的另一端接振荡N管的基极，剩下一个结束执行二极管的另一端接放电控制点。

负载单元由被充电池、被充电池接触指示灯、被充电池接触保护电阻共同组成。

被充电池的正极接充电单元的输出，负极接地线，被充电池接触指示灯与被充电池接触保护电阻串联为一支路，并与被充电池的正极与地线之间并联。

2、涓流电阻接在信号输入与充电单元的输出之间。

3、充电置换电路与放电置换电路都由两个面接触型二极管串联成。

4、本措施中的充电工作管、充电备份管、放电工作管、放电备份管为同一功率同一类型的NPN三极管。

5、放电电阻的功率为≥1W。

6、定时器为CMOS工艺集成电路HL2203。

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，在充电过程中，因为脉冲发生单元的工作，它不断控制充电单元两三极管与放电单元两三极管处于开通与断开状态，因此充电回路产生的是脉冲电流，形成充放共存的充电方式。

充放共存的原理是，在脉冲的一个周期内，既有充电的过程又有放电的过程，当充电单元开通时放电单元关闭，当充电单元关闭时放电单元开通。由于脉冲发生单元的频率与占空比可调，所以充电的时间大于放电时间，整个过程是对被充电池形成充电的过程。

在充电与放电共存的充电规律是， 开通电源后，脉冲发生单元开始工作，当振荡N管输出高位时，在并联充电单元的充电两三极管开通向被充电池充电，此时的振荡P管的集电极处于低位，并联放电单元无触发电压，为关闭状态。反之当振荡N管输出低位时并联充电单元被钳位关闭，而振荡P管的集电极此时处于高位，触发并联放电单元，对被电池进行瞬态放电。由于在脉冲的一周期之内，充电的时间长，而停充的时间短，所以充电过程是处于脉冲充电状态。这样的充电方式有利于对电池的科学维护，同时对部分损坏的被充电池也有一定程度的恢复作用。

应说明的是，充电单元中有充电工作电路与充电备份电路形成或门的输出形式，但在平时只充电工作电路作用于被充电池，而充电备份电路休眠，一旦充电工作电路损坏，充电备份电路立即替补，自动替换充电工作电路。

同时的是放电单元中也有放电工作电路与放电备份电路，以或门的方式向被电池放电，但平时只放电工作电路工作，放电备份电路待命，一旦放电工作电路损坏，放电备份电路将自动替换放电工作电路。

当被充电池没有接触好时，该部分指示灯不亮，因为该部分指示灯的电流在未插上交流电时，仅来源于电池。此时，将提醒使用者应夹好被充电池。

本实用型有两种结束启动，一种为定时启动，一种为为限压启动，由结束选择单元进行切换，当电池充满电后，电池端压升高，当高过限压单元中的限压值时，限压单元启动，另一种启动是针对一些电池第一次充电时有时间的要求而设计了定时结束单元，当定时结束，定时结束时从低电压输出高电压的终极输出端输出高压，两种启动以或门的方式触发结束执行单元，对充电单元两三极管的基极钳位，让充电单元停止工作，成为开路状态。不再进行充电功能。同时钳位了脉冲发生单元振荡N管的基极与放电控制点，让脉冲发生单元停振的同时，关闭放电单元。

此时所连的涓流电阻（图2中的20）向被充电池提供所需的维持的涓电流。

2、线路特点分析。

（1）、充电单元的特点与说明。

充电单元由充电工作电路、充电备份电路、充电基极接地电路、充电置换电路（图2中的5）组成。

充电工作电路由充电工作管（图2中的3.1）与充电工作管基极电阻（图2中的3.2）组成；充电备份电路由充电备份管（图2中的4.1）与充电备份管基极电阻（图2中的4.2）组成；充电基极接地电路由等位二极管二（图2中的2.51）、等位二极管一（图2中的2.52）、等位电阻（图2中的2.53）组成。

充电置换电路由两个或三个二极管串联而成，这里是为二个二极管的串联，该单元虽然元件少，但是在与充电备份管的配合下，起到十分重要的作用。

充电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。

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，作为本发明的充电单元元件。

措施实施后，形成了这样的工作原理：由于充电工作管与充电备份管的基极都经过一个基极二极管后接一个等位电阻（图2中的2.53）到地线，两个基极二极管的负极成为共基极，因此，充电工作管与充电备份管的基极电压一致，而充电工作管发射极未串联充电置换电路成为最后输出，而充电备份管串联了充电置换电路后才是最后输出，因此一旦两三极管同时有输出，必定是充电工作管的输出的电压将高于充电备份管的最后输出。这时的情况是，充电置换电路的二极管必定会成为反向偏置，而被封门而无输出。即是充电备份管无输出电流，因而不产生功率输出，不产生电磨损，基本上不会损坏，而称为充电备份管，也成为了一种特殊的备用替换管，只要充电工作管处于工作状态，充电备份管就处于“休眠”状态。正常情况下，充电任务只由充电工作管完成。在本发明中，充电工作管即为“工作管”。当充电工作管损坏后，无电流输出，此时充电备份管因失去封门电压，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，达不到理论上的要求，而这样的自动切换工作，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）为备份状，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。

充电置换电路之所以产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。

（2）、脉冲发生单元。

该单元的特点主要是振荡发生器，该线路中具有频率调整，与占空比调整。

脉冲发生单元。在本措施中有三点作用，一是通过隔离二极管控制充电单元，使充电的形式成为脉冲充电的形式。二是实现占空比的调节。使充电的全过程，在实现又充电与停充的复合过程，保持着最佳的分配比例。

A、形成振荡的原理的优点。

本措施的该单元是由振荡N管（图2中的7.4）与振荡P管（图2中的7.5）组成的互补型振荡电路，振荡电容（图2中的11）以及脉冲充放支路（图2中的9）与脉冲可调充电支路（图2 中的8.1）共同组成。其中脉冲充电支路由导向二极管、充电可调电阻与充电支路限制电阻共同组成。

形成的原理是：当振荡P管集电极有输出时，通过充放支路及充电支路及振荡电容到振荡N管的基极，因而振荡N管的基极电流更大，再继而使振荡P管有更大的输出，因而产生强烈正反馈。因而成为振荡的前半周期。当振荡电容充满电后，振荡N管由饱和退出到放大状态，此时振荡P管集电极输出电压降低，此时振荡电容开始反方向放电，其放电方向是振荡电容的一端通过振荡P管接地电阻（图2中的7.6）到地，再反向偏置振荡N管的PN节由大到小回到振荡电容的另一端。因而使振荡N管加速退出饱和，产生强烈的正反馈，形成振荡的后半周期。

这种互补电路形成的振荡电路的优点：一是易振荡，可靠，二是有振荡过程中既有高位输出，又有低位输出，且负载力强，因而易于与本措施中的充电单元配合。三是元件少。

B、振荡电容与充放支路形成了振荡频率的粗调。

在脉冲发生单元中，设计有脉冲充放支路，而其中脉冲充放支路比有导向二极管组成的脉冲充电支路阻值大得多，所以该单元的振荡频率主要由脉冲充放支路定，调整该支路的电阻阻值，便可以大致决定出该振荡器的频率，（因为精准的频率还决定于占空比，即与脉冲充电支路有关）。脉冲充放支路的固定电阻对可调电阻的最小阻值起了限值作用。

C、本措施的该单元设计有占空比可调。

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。

占空比可调线路主要由振荡电容与脉冲充电支路共同组成。

形成可调的原理是：当振荡P管集电极有输出时，向振荡电容充电时，其充电电流经过脉冲充放支路与脉冲充电支路的并联支路，然后流向振荡N管基极，由于脉冲充电支路串联的电阻较小于脉冲充放电支路，所以脉冲充电支路的充电电流是主导成份。调节充电可调电阻，可以进一步调节占空比。脉冲充电支路限制电阻是对可调最小值的限制。当振荡电容充电结束后，振荡电容开始放电形成振荡的后半周期，放电的通道是脉冲充放支路与脉冲充电支路的并联电路，由于两支路中脉冲充电支路有导向二极管的存在，其反向偏置为无穷大，所以放电的主要支路是脉冲充放电支路。应说明的是，由于振荡N管控制了充电单元的三极管，充电时间越短，则充电单元开通的时间越长，所以这成为了本单元的占空比可调设立在充电支路，而不设立在充放电路上的一个重要原因。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。

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

D、脉冲发生单元对充电单元与放电单元的逻辑关系。

当振荡N管输出高位时，对充电单元不钳位，充电单元的三极管有输出，充电单元导通，充电。此时振荡P管集电极无输出为低位，无激励电流激励放电单元，所以放电单元的三极管成为截止状态的断路状态。

反之，当振荡N管输出低位时，对充电单元钳位，充电单元的三极管基极被钳位，无输出，不充电，振荡P管集电极有输出为高位，激励放电单元，所以放电单元三极管成为饱和的开通状态。

（3）、两种结束方式的说明。

本措施中实施了两种结束启动的方式，一种是专为第一次充电的有时间限制的电池而设，为定时启动，一种是当电池充满电后，电池端压升高而启动，为限压启动，两种启动方式由结束选择单元进行切换，两种启动方式以或门的形式触发结束执行单元，从而关闭充电单元与放电单元。

当选择开关（图2中的14.1）的常闭触点与转换触点相通时，从图2中可以看出，定时器的电源控制点被钳位到零，因而定时器不会启动，此时的限压启动。当选择开关的常开触点与转换触点相通时，限压单元中的限压起动点被钳到零，此时限压单元不会启动，为定时启动。由此形成两种启动方式的转换。

A、定时单元。

定时结束单元由定时器（图2中的6.0）、定时振荡电阻（图2中的6.9）、定时振荡电容（图2中的6.10）、清零电容（图2中的6.15）、微分三极管（图2中的6.17）、接地电阻（图2中的6.16）、接地电容（图2中的6.11）、定时器的保护电阻（图2中的6.12）、定时器的电源稳压支路（图2中的6.13）、定时器的电源导向二极管（图2中的6.20）、定时结束启动二极管（图2中的6.18）组成。

定时器有8个脚，定时器的电源输入端（图2中的6.8），即第8脚；定时器的地线端（图2中的6.4），即第4脚；一个定时器的手动控制输入端（图2中的6.1），即第1脚；一个定时器的复位端（图2中的6.7），即第7脚；一个定时器的振荡输入端（图2中的6.6），即第6脚；一个定时器的振荡输出端（图2中的6.5），即第5脚；两个终极输出端（图2中的6.2、6.3）；其中一个终极输出端为定时结束时从高电压输出低电压，即第2脚，另一个终极输出端为定时结束时从低电压输出高电压，即第3脚。

定时器采用CMOS工艺集成电路HL2203。它有内置振荡器、分频器、D触发器等逻辑单元；有双相输出端及复位和手动中途结束定时功能，静态功耗小；工作电压范围宽。可方便地构成多种定时、延时电路。

定时器内部的结构是，定时器的第5脚为振荡输出端，也即是内部门1的输出端，定时器第6脚是内部门2的输入端，当门2的输入端为低位时，门1的输出端为高位。反之，当门2的输入端为高位，门1的输出端为低位。所以形成振荡的原理是，通电后，因为定时振荡电容未充电，所以振荡输出端输出高位，通过定时振荡电阻向定时振荡电容的充电，成为振荡的前半周期，当定时振荡电容的电充到阀值后，振荡输出端又由高位变为了低位，所以定时振荡电容又通过定时振荡电阻放电，形成振荡的后半周期。

根据该定时器振荡的振荡原理，所以本措施是将定时振荡电阻变成固定与可调两电阻的串联形式，以实现频率的可调，同时保证频率的可调在一定范围，所以增加了固定电阻作为可调电阻的最小值限定。

其调整规律是，定时振荡电阻越大，周期越长，定时越长，反之越短。增加了频率即周期可调的好处是，可以适应多种被充电池的需要。

在定时器的复位端接了清零电路，由清零电容、微分三极管、接地电阻与接地电容组成，其好处是每次通电，都对定时器进行一次清零，保证每次定时时间的准确性。

由于定时器的第3脚是定时结束时从低电平变为高电平的终极输出端（图2中的6.3），所以当定时结束，第3脚输出高位，触发结束执行三极管（图2中的22.1），使结束执行三极管的集电极为低，分别钳位了充电等位点、放电控制点与振荡N管（图2中的7.4）的基极，关闭充电单元，同时让脉冲发生单元的振荡停振。

B、限压单元。

该单元由限压上偏调整电阻（图2中的13.1）、限压上偏限制电阻（图2中的13.2）、限压下偏电阻（图2中的13.3）、限压结束启动二极管（图2中的13.5）组成：限压上偏调整电阻与限压上偏限制电阻串联，一端接充电单元的输出，另一端为限压起动点，限压下偏电阻接在限压起动点与地线之间，限压结束启动二极管的一端接限压起动点，限压结束启动二极管的另一端与定时结束启动二极管的另一端相连。

限压上偏调整电阻、限压上偏限制电阻与限压下偏电阻共同形成了一限压阈值，当电池充满电，电池的端压升高到这个阈值，限压起动点会输出高压，从而触发结束执行三极管，使结束执行三极管的集电极为低，关闭充电单元，同时让脉冲发生单元的振荡停振。

限压上偏调整电阻能可靠调整限压阈值，而限压上偏限制电阻是对限压上偏调整电阻最小值的限制。

（4）、充电显示单元。

当脉冲发生单元工作时，振荡P管（图2中的7.5）集电极有输出时，激励充电显示灯（图2中的12.2）发光。充电结束时，停振，振荡P管集电极无输出，表示充电结束。

（5）、放电单元。

由放电工作电路、放电备份电路、放电置换电路（图2中的18）、放电电阻（图2中的15.1）、放电基极总电阻（图2中的15.2）、放电切除开关（图2中的15.5）组成。

放电工作电路由放电工作管（图2中的16.2）、放电工作管基极电阻（图2中的16.1）组成；放电备份电路由放电备份管（图2中的17.8）与放电备份管基极电阻（图2中的17.1）组成。

放电单元中的放电工作电路、放电备份电路、放电置换电路的意义有三，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，又进行放电的功能，即是在脉冲的一个周期内，当脉冲发生单元中的振荡P管（图2中的7.5）输出为高位时，充电部分处于开路的状态时，此处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，充电部分处于导通状态时，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脉冲发生单元中的振荡两三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，由于放电备份管因串联有放电置换电路，产生了阀值，所以放电电流将被放电工作管通道短路，而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。

本措施实施后有着突出的优点：

1、由本措施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，所以本措施有积极意义。

2、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，在没有名贵的元材料下，所以第一是科技价值，第二是人工加费，第三才是元件的成本，而本措施所增加的元件有限。本措施实施后，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、本措施性能优异，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，此时只要将充电单元的三极管换为大功率三极管即可。此外本措施还有不怕过充等等优点。

5、易生产，易调试，很适合微型企业生产。

6、本措施在实现了上述的主要特点后，有以下独特之处：线路更精简，因此生产更容易，增强了可操作性。

附图说明

图1是充放共存的环保浮充器的方框原理图。

图中：1、信号输入；2、充电单元；3、充电工作电路；4、充电备份电路；5、充电置换电路； 7.0、脉冲发生单元；7、振荡电路；8.1、脉冲可调充电支路；9、脉冲放电支路；11、振荡电容；13、限压单元；14、结束选择单元；6、定时单元；15、放电单元；16、放电工作电路；17、放电备份电路；18、放电置换电路；22、结束执行单元；19、负载单元；20、涓流电阻。

图2是充放共存的环保浮充器工程原理图。

图中：1、信号输入；20、涓流电阻；2.51、等位二极管二；2.52、等位二极管一；2.53、等位电阻；2.55、充电等位点；2.9、充电单元的输出；3.1、充电工作管；3.2、充电工作触发电阻；4.1、充电备份管；4.2、充电备份触发电阻；5、充电置换电路；6.0、定时器；6.1、定时器的手动控制输入端；6.2、定时结束时从高电压输出低电压的终极输出端；6.3、定时结束时从低电压输出高电压的终极输出端；6.4、定时器的地线端；6.5、定时器的振荡输出端；6.6、定时器的振荡输入端；6.7、定时器的复位端；6.8、定时器的电源输入端；6.9、定时振荡电阻；6.10、定时振荡电容；6.11、接地电容；6.15、清零电容；6.12、定时器的保护电阻；6.13、定时器的电源稳压支路；6.17、微分三极管；6.16、接地电阻；6.18、定时结束启动二极管；6.20、定时器的电源导向二极管；7.1、振荡N管基极可调电阻；7.2、振荡N管基极可调保护电阻；7.3、隔离二极管；7.4、振荡N管；7.5、振荡P管；7.6、振荡P管接地电阻；8.1、脉冲可调充电支路；9、脉冲充放支路；11、振荡电容；12.1、充电显示保护电阻；12.2、充电显示灯；13.1、限压上偏调整电阻；13.2、限压上偏限制电阻；13.3、限压下偏电阻；13.5、限压结束启动二极管；14.1、选择开关；14.2、选择二极管一；14.3、选择二极管二；15.1、放电电阻；15.2、放电基极总电阻；15.5、放电切除开关；16.1、放电工作管基极电阻；16.2、放电工作管；17.1、放电备份管基极电阻；17.8、放电备份管；18、放电置换电路；22.1、结束执行三极管；22.2、结束触发电阻；22.3、结束电源电阻；22.5、结束执行二极管一；22.7、结束执行二极管二；22.8、结束执行二极管三；19.1、被充电池；19.2、被充电池接触指示灯；19.3、被充电池接触保护电阻。

图3是检测时的假负载图。

图中：2.9、充电单元的输出；19.2、被充电池接触指示灯；19.3、被充电池接触保护电阻；20.2、假负载上偏限值电阻；20.1假负载稳压值可调；20.3、假负载下偏电阻；20.5、假负载三极管；20.6、假负载集电极电阻；23、电压表红表笔；24、电压表黑表笔。

具体实施方式

图1、图2、图3例出充放共存的环保浮充器实施的制作与检测一种实例方案。

一、挑选元件：涓流电阻接在信号输入与充电单元的输出之间。

充电置换电路与放电置换电路都由两个面接触型二极管串联成。

本措施中的充电工作管、充电备份管、放电工作管、放电备份管为同一功率同一类型的NPN三极管。

放电电阻的功率为≥1W。

定时器为CMOS工艺集成电路HL2203。

二、制板、焊接：按图2所示制作电路控制板，并接图2的原理图进行电路焊接。

三、通电检查与调试。

1、结束起动可调单元与对结束起动控制单元的通电检查与调试，如图3所示。

如图3所示焊接假负载。

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。

附加说明，用一只三极管连成可调的稳压管模拟电路的形式，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、对脉冲发生单元的通电检查与频率的调试。

连接上假负载。用示波器的热端连接振荡P管的集电极，冷端接地线。

在接通电源后，示波器有的振荡图形显示。

如果显示不正确，则可能是元件焊接有误，或可能是振荡电容（图2中的11）质量不好，严重漏电。

调节频率，主要调整充放支路上的电阻阻值，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。

当振荡N管（图2中的7.4）处于饱和状态时，充电单元中的两三极管无输出，振荡P管（图2中的7.5）的集电极为高位。此时充电显示灯（图2中的12.2）亮。如果充电单元中的两三极管有输出，则上隔离二极管焊接反。反之充电显示灯不亮。

3、对充电单元的通电检查。

（1）、逻辑检查。

通电后分别测试充电工作管与充电备份管的发射极电压。测试方法：用万用表中的电压表的红表笔接发射极，黑表笔接地。

充电单元与放电单元的逻辑检查。

将振荡N管的基极临时接一个电阻到电源，使振荡N管的集电极为低位，振荡P管的集电极为高位，用电压表分别检查充电单元中的两三极管发射极与放电单元中两三极管的集电极，此时充电单元两三极管发射极与放电单元两三极管的集电极均为低位。

将临时电阻接入地线，让振荡N管的集电极为高位，振荡P管的集电极为低位。

分别检测充电单元的两三极管的发射极与放电单元中两三极管的集电极，此时两点高位。

上述两点正确，说明充电工作管与充电备份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）、充电工作管与充电备份管自动置换的检测。

在正常充电的情况下，电流表红表笔接充电置换电路中的一个二极管的正极，黑表笔接负极，此时电流表近似为零。

将电流表串联在充电工作管的发射极与置换二极管二的负极之间，电流表有电流指示。

上述情况正确说明充电备份管工作正常，处于断电状态，充电工作管的工作状态正确，而充电可控硅为通电状态。否则是连线有误。

将充电工作管的发射极断开，电流表接在置换二极管一的两端，此时电流表的电流指示，表示充电备份管已投入工作状态。

如果指示不正确，则是连续错误，或充电备份管损坏。

4、两种结束的检测。

本措施中实施了两种结束启动的方式，一种是专为第一次充电的有时间限制的电池而设，为定时启动，一种是当电池充满电后，电池端压升高而启动，为限压启动，两种启动方式由选择开关进行切换，两种启动方式以或门的形式触发结束执行单元，从而关闭充电单元。

当选择开关（图2中的14.1）的常闭触点与转换触点相通时，定时器的电源控制点被钳位到零，用电压表测定时器的电源输入端无电压。

当选择开关的常开触点与转换触点相通时，限压单元中的限压起动点被钳到零，用电压表测限压单元的限压起动点为零，无论电池是否充满电，都不会启动。

（1）、对定时结束单元的检测。

A、对清零电路的检查。

用万用表接微分三极管（图2中的6.17）的集电极，开始通电时此集电极应为零伏，否则应加大清零电容（图2中的6.15）的容量。

B、对定时器的频率检查。

连接上假负载。用示波器的热端连接定时器第5脚或第6脚。

在接通电源后，示波器有的振荡图形显示，可以看出频率，从频率可以算出周期，在振荡电容已确定的情况下，调节可调电阻，将频率调到设计值。该定时器内部是20位计数器，因此可以算出定时时间。

C、对定时器的检查。

用一个阻值小的电阻并联在频率可调支路的两端，频率将变得极快，定时器的第3脚很快有输出，如有输出则说明连线无误。

（2）、对限压单元的检测。

调整假负载到充满电的情况，电压表测结束执行三极管的集电极为低位。

调整上偏限压调整电阻的阻值，可以调整其起动值。

5、对结束执行单元的检测。

将结束触发电阻与定时器的第3脚断开，将触发电阻接在地线上，用电压表测充电单元的输出，有电压显示，同时用示波器测振荡P管的集电极，有波形图显示，以上正确表明正在充电与脉冲发生单元在工作。

将结束触发电阻接在信号输入上，用电压表测充电单元的输出，无电压输出，同时用示波器测振荡P管的集电极，无图形显示，以上正确表明已停止充电与停振。

如不正确，则连接有误。

6、对放电 部分两放电三极管的检查与调试。

（1）、放电三极管与放电充电备份管自动切换检查。

将放电电阻（图2中的15.1）连接在充电输出端上。将振荡N管的基极临时接一个电阻到电源，使振荡N管的集电极为低位，振荡P管的集电极为高位。

A、将万用表的电流表串联在放电工作管集电极支路中，电流表指示有电流通过。

B、将万用表的电流表串联在放电备份管集电极支路，或者用电流档的红笔接在放电置换电路中一个二极管的正极，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工作管为开通时，放电备份管则为断路的休眠状态。如果不正确，说明连线有误，特别是可能置换二极管极性焊反。

C、短路放电工作管的基极与发射极，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备份管集电极支路，或者用电流表并联在放电置换二极管一的正极与负极端，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，放电备份管自动投入工作。

如果指示不正确，则是连接错误，或放电备份管损坏。

（2）、闭合切除开关（图2中的15.5）

此时无论模拟放电工作管处于开通或断路情况，两放电三极管的集电极应均为高位。

7、对显示部分的检查。

对负载单元中的电池接触显示检查当安装被充电池，且接通电源时，被充电池接触指示灯（图2中的19.2）应亮，如果不正确则可能是被充电池接触指示灯极性焊反，或被充电池接触保护电阻（图2中的19.3）阻值过大。

对充过程显示的检查。

振荡P管的集电极为高位时，所连接的充电显示灯（图2中的12.2）在充电过程中发光，当控制可控硅启动后，熄灭，如现象不符，则是所串联的充电显示保护电阻（图2中的12.1）过大，或充电显示灯损坏。

8、对涓电流的检测。

将电流表串联在涓流电阻（图2中的20）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 (6)

1.充放共存的环保浮充器，其特征是：由充电单元，放电单元，脉冲发生单元，结束选择单元，双结束启动单元，结束执行单元，充电显示单元，负载单元，涓流电阻组成；

其中：充电单元由充电工作电路、充电备份电路、充电基极接地电路、充电置换电路组成；

充电工作电路由充电工作管与充电工作管基极电阻组成；充电备份电路由充电备份管与充电备份管基极电阻组成；充电基极接地电路由充电工作管基极二极管、充电备份管基极二极管、接地电阻组成；

充电工作管与充电备份管的集电极接在一起接信号输入，充电工作管基极二极管的正极接充电工作管的基极，充电备份管基极二极管接充电备份管的基极，充电工作管基极二极管与充电备份管基极二极管的负极接在一起，成为充电单元的共基极，接地电阻接在共基极与地线之间，充电工作管与充电备份管的基极分别接一个基极电阻到信号输入，涓电阻接在信号输入与充电单元的输出之间，充电置换电路接在充电备份管的发射极与充电单元的输出之间，充电工作管的发射极即是充电单元的输出；

放电单元由放电工作电路、放电备份电路、放电置换电路、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、放电工作管基极电阻组成；放电备份电路由放电备份管与放电备份管基极电阻组成；

放电基极总电阻一端接振荡P管的集电极，放电基极总电阻的另一端即为放电控制点，分别与三电路相连，一路连接放电切除开关到地线，第二路接放电工作管基极电阻到放电工作管的基极，第三路接放电备份管基极电阻到放电备份管的基极，放电电阻接在被充电池的正极与放电工作管的集电极之间，放电置换电路接在放电工作管的集电极与放电备份管的集电极之间，放电工作管与放电备份管的发射极都与地线连接；

脉冲发生单元由振荡电路、脉冲可调充电支路、脉冲充放支路、振荡电容组成；

振荡电路由振荡N管、振荡P管、振荡N管基极可调电阻、振荡N管基极保护电阻、隔离二极管、振荡P管接地电阻组成：振荡N管基极可调电阻与振荡N管基极保护电阻串联在信号输入与振荡N管的基极之间，振荡P管的基极接振荡N管的集电极，振荡P管的发射极接信号输入，隔离二极管接在振荡N管的集电极与充电等位控制点之间，振荡P管接地电阻接在振荡P管的集电极与地线之间；

脉冲充放支路由固定电阻串联可调电阻组成；脉冲可调充电支路由充电可调电阻、充电可调限制电阻、导向二极管串联而成；

脉冲可调充电支路接在振荡P管的集电极与振荡电容的一端，振荡电容的另一端接振荡N管的基极，脉冲可调充电支路与脉冲充放支路并联；

充电显示电路由充电显示保护电阻与充电显示灯组成，充电显示保护电阻与充电显示灯串联在振荡P管的集电极与地线之间；

双启动单元由定时单元与限压单元组成；

定时单元由定时器、定时振荡电阻、定时振荡电容、清零电容、微分三极管、接地电阻、接地电容、定时器的保护电阻、定时器的电源稳压支路、定时器的电源导向二极管、定时结束启动二极管组成；

定时器有电源输入端，即第8脚；地线端，即第4脚；一个手动控制输入端，即第1脚；一个复位端，即第7脚；一个振荡输入端即第6脚；一个振荡输出端，即第5脚；两个终极输出端；其中一个终极输出端为定时结束时从高电压输出低电压，即第2脚，另一个终极输出端为定时结束时从低电压输出高电压，即第3脚；

定时器的保护电阻的一端接信号输入，另一端为定时器的电源控制端，定时器的电源导向二极管一端接定时器的电源控制端，定时器的电源导向二极管另一端接定时器的电源输入端，定时器的电源稳压支路接在定时器的电源控制端与地线之间，定时器的地线端接地线，定时器的振荡输出端接定时振荡电阻到定时器的振荡输入端，定时器的振荡输入端接定时振荡电容到地线，恒流单元的输出接清零电容到微分三极管的基极，微分三极管的基极与地线之间接接地电阻，微分三极管的发射极接地线，微分三极管的集电极接定时器的复位端，定时器的复位端与地线之间接接地电容，定时结束启动二极管的一端接定时结束时从低电压输出高电压的终极输出端，定时结束启动二极管的另一端接结束执行单元中结束触发电阻到结束执行三极管的基极；

限压单元由限压上偏调整电阻、限压上偏限制电阻、限压下偏电阻、限压结束启动二极管组成：限压上偏调整电阻与限压上偏限制电阻串联，一端接充电单元的输出，另一端为限压起动点，限压下偏电阻接在限压起动点与地线之间，限压结束启动二极管的一端接限压起动点，限压结束启动二极管的另一端与定时结束启动二极管的另一端相连；

结束选择单元由选择开关、两选择二极管组成：选择开关的转换触点接地线，选择开关的常闭触点与定时器的电源控制端之间接一个选择二极管，另一个选择二极管接在选择开关的常开触点与限压起动点之间；

结束执行单元由结束执行三极管、结束触发电阻、结束电源电阻、三个结束执行二极管组成：结束执行三极管的集电极与信号输入之间接结束电源电阻，三个结束执行二极管的一端接结束执行三极管的集电极，一个结束执行二极管的另一端接充电等位控制点，另一个执行二极管的另一端接振荡N管的基极，剩下一个结束执行二极管的另一端接放电控制点；

负载单元由被充电池、被充电池接触指示灯、被充电池接触保护电阻共同组成；

被充电池的正极接充电单元的输出，负极接地线，被充电池接触指示灯与被充电池接触保护电阻串联为一支路，并与被充电池的正极与地线之间并联。

2.根据权利要求1所述的充放共存的环保浮充器，其特征是：涓流电阻接在信号输入与充电单元的输出之间。

3.根据权利要求1所述的充放共存的环保浮充器，其特征是：充电置换电路与放电置换电路都由两个面接触型二极管串联成。

4.根据权利要求1所述的充放共存的环保浮充器，其特征是：本措施中的充电工作管、充电备份管、放电工作管、放电备份管为同一功率同一类型的NPN三极管。

5.根据权利要求1所述的充放共存的环保浮充器，其特征是：放电电阻的功率为≥1W。

6.根据权利要求1所述的充放共存的环保浮充器，其特征是：定时器为CMOS工艺集成电路HL2203。