TWI509939B - 蓄電池充電電路 - Google Patents

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Description

蓄電池充電電路
本發明涉及一種電路，特別涉及一種蓄電池充電電路。
目前，市場上銷售的電池絕大部分是鉛酸電池，而一般使用的充電器是三段式充電器(即充電階段分為恒流階段、恒壓階段和涓流階段)，由於沒有採用正、負脈衝充電模式對鉛酸電池進行充電，使得鉛酸電池中輕微的硫化現象不能得到及時的清除和恢復，而硫化現象的日積月累將使得鉛酸電池容量逐日減少，最後導致電池報廢。現有的具有正、負脈衝充電模式的充電電路結構比較複雜，成本較高，不利用工業生產及應用。
有鑒於此，有必要提供一種新的蓄電池充電電路，以解決上述問題。
本發明提供一種新的蓄電池充電電路，用於對鉛酸蓄電池進行充電，該蓄電池充電電路包括一控制信號輸出電路和一充電電路。該控制信號輸出電路包括電壓輸入端和控制信號轉換電路，該電壓輸入端用於接入外接電源而獲得一高準位，該控制信號轉換電路與該電壓輸入端相連，用於將該輸入的高準位轉換成控制信號，該控制信號為交替變化的高準位或低準位，且佔空比不為50% ，並將該控制信號經由控制信號輸出端輸出。該充電電路與該控制信號輸出端相連，用於根據該控制信號輸出端輸出的控制信號對鉛酸蓄電池進行充電，當該控制信號為高準位時，該充電電路對鉛酸蓄電池進行第一方向充電，當該控制信號為低準位時，該充電電路對鉛酸蓄電池進行第二方向充電，該第一方向和第二方向的取向分別為正向或反向。
通過本發明的蓄電池充電電路，能夠在有效地對鉛酸蓄電池進行充電的同時使得蓄電池中輕微的硫化現象得到及時的清除和恢復，延長了蓄電池的使用壽命。
100‧‧‧蓄電池充電電路
10‧‧‧鉛酸蓄電池
101‧‧‧正極
102‧‧‧負極
20‧‧‧控制信號輸出電路
201‧‧‧電壓輸入端
202‧‧‧控制信號轉換電路
2021‧‧‧控制信號輸出端
2022‧‧‧電壓比較器
2023‧‧‧正極輸入端
2024‧‧‧負極輸入端
30‧‧‧充電電路
圖1為本發明一實施方式中蓄電池充電電路的電路圖。
請參閱圖1，為本發明一實施方式中蓄電池充電電路100的電路圖，該蓄電池充電電路100用於對鉛酸蓄電池10進行充電。該蓄電池充電電路100包括一控制信號輸出電路20和一充電電路30。該控制信號輸出電路20包括一電壓輸入端201和一控制信號轉換電路202，該電壓輸入端201用於與外接電源連接而接入一高準位Vcc，在本實施方式中，該外接電源為連接市電電源的市電適配器。該控制信號轉換電路202與該電壓輸入端201相連，用於將該電壓輸入端201輸入的高準位Vcc轉換成控制信號，該控制信號為交替變化的高準位或低準位，且佔空比不為50%，即高準位的維持時間與低準位的維持時間不等，該控制信號轉換電路202進一步將控制信號經由控制信號輸出端2021輸出。該其中信号信号端第一三极管的基级該充電電路30與該控制信號輸出端2021相連， 用於對鉛酸蓄電池10進行充電，當該控制信號為高準位時，該充電電路100對鉛酸蓄電池10進行第一方向充電，當該控制信號為低準位時，該充電電路100對鉛酸蓄電池10進行第二方向充電，該第一方向和第二方向的取向分別為正向或反向。例如，設定該第一方向充電為正方向充電，則該第二方向充電為負方向充電，則在控制信號佔空比不為50%，例如高準位的持續時間長於低準位的持續時間時，從而使得充電電路100對該鉛酸蓄電池10進行正向充電的時間長於該反向充電時間。
具體的，該充電電路30包括一負載電阻R和第一、第二、第三、第四金氧半導體開關Q1、Q2、Q3、Q4，其中，第一、第四金氧半導體開關Q1、Q4為同類別金氧半導體開關，第二、第三金氧半導體開關Q2、Q3為同類別金氧半導體開關，且與第一、第四金氧半導體開關Q1、Q4不同類別，在本實施方式中，該第一、第四金氧半導體開關Q1、Q4為P型金氧半導體開關)，該第二、第三金氧半導體開關Q2、Q3為N型金氧半導體開關。第一、二、三、四金氧半導體開關Q1、Q2、Q3、Q4的柵極G均與控制信號輸出端2021相連，第一、二金氧半導體開關Q1、Q2的漏極D均與電壓輸入端201相連，第一金氧半導體開關Q1的源極S連接至第三金氧半導體開關Q3的漏極D，第二金氧半導體開關Q2的源極S連接至第四金氧半導體開關Q4的漏極D，第三、四金氧半導體開關Q3、Q4的源極S接地，該負載電阻R第一端M與第一金氧半導體開關Q1的源極S和第三金氧半導體開關Q3的漏極D之間的連接線連接以形成連接節點T1，第二端N與第二金氧半導體開關Q2的源極S和第四金氧半導體開關Q4的漏極D之間的連接線連接以形成連接節點T2，該負載電阻R的兩端M、N還分別連接至鉛酸蓄電池10的負極102和正極 101。
當電壓輸入端201連接外部電源而獲得電壓Vcc後，在該控制信號輸出端2021輸出為高準位時，第二、第三金氧半導體開關Q2、Q3導通，第一、第四金氧半導體開關Q1、Q4截止，電壓輸入端201經導通的第二金氧半導體開關Q2與負載電阻R的第二端N以及鉛酸蓄電池10的正極101連接，而鉛酸蓄電池10的負端102以及該負載電阻R的第一端M經由該導通的第三金氧半導體開關Q3接地，從而使得電阻R的第二端N的電勢高於第一端M的電勢，充電電路30對鉛酸蓄電池10進行第一方向即正方向的充電。
在該控制信號輸出端2021輸出為低準位時，第一、第四金氧半導體開關Q1、Q4導通，第二、三金氧半導體開關Q2、Q3截止，電壓輸入端201經該導通的第一金氧半導體開關Q1與負載電阻R的第一端M以及該鉛酸蓄電池10的負極102連接，負載電阻R的第二端N以及該鉛酸蓄電池10的正極101經由導通的第四金氧半導體開關接地，從而使得電阻R第一端M的電勢高於第二端N的電勢，充電電路30對鉛酸蓄電池10進行第二方向即反方向的充電。當控制信號輸出端2021再次輸出為高準位時，充電電路30對蓄電池10又進行第一方向充電，如此反復，則使得充電電路30對蓄電池10交替進行第一方向充電和第二方向充電，即交替進行正向充電和反向充電，從而在給蓄電池10充電的同時使得蓄電池10中輕微的硫化現象得到及時的清除和恢復，且延長了蓄電池10的使用壽命。可以想像的是，在另一實施方式中，該第一、四金氧半導體開關Q1、Q4可以為N型金氧半導體開關，該第二、三金氧半導體開關Q2、Q3則為P型金氧半導體開關。
該控制信號轉換電路202包括電壓比較器2022、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一二極體D1、第二二極體D2和電容C。該第一電阻R1和第二電阻R2串聯連接於電壓輸入端201和地之間，該電壓比較器2022的正極輸入端2023連接至第一電阻R1和第二電阻R2之間的連線上以形成第一節點A。該電容C連接於電壓比較器2022的負極輸入端2024和地之間。該第三電阻R3和第四電阻R4的阻值不同，該第三電阻R3一側連接至電容C與電壓比較器2022負極輸入端之間的連線上，以形成第二節點B，另一側連接至第一二極體D1的陰極，第一二極體D1的陽極連接至電壓比較器2022的輸出端，該第四電阻R4一側連接至電壓比較器2022的輸出端，另一端連接至第二二極體D2的陰極，第二二極體D2的陽極連接至第二節點B，該電壓比較器2022的輸出端作為控制信號輸出端2021。
由於電阻R1和R2的分壓作用，比較器2022的正極輸入端2023輸入為高準位，負極輸入端2024由於連接電容C後接地而輸入低準位，從而電壓比較器2022的輸出端輸出高準位。同時，輸出端輸出的高準位經由第一二極體D1、電阻R3和電容C而對電容C進行充電，當電容C的電壓達到一定階段而使電壓比較器2022的負極輸入端2024的輸入為高準位時，比較器2022輸出則為低準位，電容C則經由第二二極體D2和R4通過比較器2022輸出端的低準位而放電。當由於電容C的放電而使得比較器2022的負極輸入端2024的輸入再次變為負準位時，比較器202的輸出端再次轉換為高準位，如此反復，則電壓比較器2022的輸出端提供了一交替變化的高準位或低準位。由於第三電阻R3和第四電阻R4的阻值不同，故電容C的充電時間和放電時間不同，從而使得電壓比較器2022輸出端 輸出的高準位與低準位的持續時間不一樣，即佔空比不為50%。
在本實施方式中，由於在電壓比較器2022輸出端輸出為高準位時，充電電路30對蓄電池10進行正向充電，電壓比較器2022輸出端輸出為低準位時，充電電路30對蓄電池10進行反向充電，則電壓比較器2022輸出端輸出的控制信號的佔空比要大於50%，則可設置R3的阻值大於R4的阻值，使得電壓比較器2022輸出端對電容C的充電時間大於電容C自身達到高準位後的放電時間。可以想像，在其他實施方式中，當電路為電壓比較器2022輸出端輸出為高準位時，充電電路30對蓄電池10進行反向充電，電壓比較器2022輸出端輸出為低準位時，充電電路30對蓄電池10進行正向充電，則電壓比較器2022輸出端輸出的控制信號的佔空比要小於50%，則可對於設置R3的阻值小於R4的阻值即可。
在本實施方式中，為了確保電壓比較器2022的正極輸入端2023和負極輸入端2024的輸入準位的穩定，該控制信號轉換電路202還包括第五電阻R5和第六電阻R6，該第五電阻R5連接在電壓比較器2022的正極輸入端和第一節點A之間，該第六電阻R6連接在電壓比較器2022的負極輸入端和第二節點B之間。
100‧‧‧蓄電池充電電路
10‧‧‧鉛酸蓄電池
101‧‧‧正極
102‧‧‧負極
20‧‧‧控制信號輸出電路
201‧‧‧電壓輸入端
202‧‧‧控制信號轉換電路
2021‧‧‧控制信號輸出端
2022‧‧‧電壓比較器
2023‧‧‧正極輸入端
2024‧‧‧負極輸入端
30‧‧‧充電電路

Claims (6)

  1. 一種蓄電池充電電路，用於對鉛酸蓄電池進行充電，其改良在於，該蓄電池充電電路包括：一控制信號輸出電路，包括：電壓輸入端，用於接入外接電源而獲得一高準位；以及控制信號轉換電路，與該電壓輸入端相連，用於將該輸入的高準位轉換成控制信號，該控制信號為交替變化的高準位或低準位，且佔空比不為50%，並將該控制信號經由控制信號輸出端輸出；以及其中信号信号端第一三极管的基级一充電電路，與該控制信號輸出端相連，用於根據該控制信號輸出端輸出的控制信號對鉛酸蓄電池進行充電，當該控制信號為高準位時，該充電電路對鉛酸蓄電池進行第一方向充電，當該控制信號為低準位時，該充電電路對鉛酸蓄電池進行第二方向充電，該第一方向和第二方向的取向分別為正向或反向。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之蓄電池充電電路，其中，該充電電路包括一負載電阻和第一、第二、第三、第四金氧半導體開關，其中，第一、第四金氧半導體開關為同類別金氧半導體開關，第二、第三金氧半導體開關為同類別金氧半導體開關，且與第一、第四金氧半導體開關不同類別，第一、第二、第三、第四金氧半導體開關的柵極均與控制信號輸出端相連，第一、第二金氧半導體開關的漏極均與電壓輸入端相連，第一金氧半導體開關的源極連接至第三金氧半導體開關的漏極，第二金氧半導體開關的源極連接至第四金氧半導體開關的漏極，第三、第四金氧半導體開關的源極接地，該負載電阻一端連接在第一金氧半導體開關的源極與第三金氧半導體開關的漏極之間的連接線上，另一端連接在第二金氧半導體開關的源極與第四金氧半導體開關的漏極之間的連接線上，且該 負載電阻的兩端還分別連接至鉛酸蓄電池的兩端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之蓄電池充電電路，其中，該第一、第四金氧半導體開關為P型金氧半導體開關，該第二、第三金氧半導體開關為N型金氧半導體開關。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之蓄電池充電電路，其中，該第一、第四金氧半導體開關為N型金氧半導體開關，該第二、第三金氧半導體開關為P型金氧半導體開關。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之蓄電池充電電路，其中，該控制信號轉換電路包括電壓比較器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一二極體、第二二極體和電容，該第一電阻和第二電阻串聯連接於電壓輸入端和地之間，該電壓比較器的正極輸入端連接至第一電阻和第二電阻之間的連線上以形成第一節點，該電容連接於電壓比較器的負極輸入端和地之間，該第三電阻和第四電阻的阻值不同，該第三電阻一側連接至電容與電壓比較器負極之間的連線上以形成第二節點，另一側連接至第一二極體的陰極，第一二極體的陽極連接至電壓比較器的輸出端，該第四電阻一側連接至電壓比較器的輸出端，另一端連接至第二二極體的陰極，第二二極體的陽極連接至第二節點，該電壓比較器的輸出端作為控制信號輸出端。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之蓄電池充電電路，其中，該控制信號轉換電路還包括第五電阻和第六電阻，該第五電阻連接在電壓比較器的正極輸入端和第一節點之間，該第六電阻連接在電壓比較器的負極輸入端和第二節點之間。
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