CN2135208Y - 蓄电池脉冲充电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高效率蓄电池充电器，它
包括与蓄电池(3)串联并工作于周期性开关状态的电
流调整元件(4)及控制电路(6)。控制电路(6)分别与
调整元件(4)或交流电源相连接。该电路(6)包括电源
同步信号发生器和关断信号发生器，当主整流器(1)
的输出电压波形过零时，电源同步信号发生器通过触
发器(13)打开调整元件(4)；当充电电流上升到预定值
时，由关断信号发生电路发出信号关断调整元件
(4)。
Description
本实用新型涉及一种蓄电池充电装置，尤其是有自动控制电路的充电器。
目前，使用交流电源给各种蓄电池或蓄电池组充电的装置很多都具有自动控制功能，就充电电流波形来分，可分为恒流型和脉冲型二类，前者主要有一个与被充电蓄电池串联的恒流调整晶体管，该晶体管实质等于一个阻值可变化的电阻，通过控制它使充电电流保持在一定范围内。在整个充电过程中，恒流调整管的管压降变化比较大，致使该元件本身消耗相当一部分电能，为使调整管的压降尽量小，通常还需由降压变压器提供交流电源，从蓄电池的特性来讲，用稳定的直流电充电也不如用脉冲直流电充电的效果好。后者即脉冲型用一个与蓄电池串联的开关元件来控制充电电流，开关元件本身损耗相对较小。通常该元件使用可控硅，由于不能直接控制可控硅使之关断，一般用控制可控硅导通角的方式来控制充电电流平均值，而可控硅的关断则在电源电压波形过零时自动完成，所以可控硅被触发后的导通时间是确定的，为使充电电流平均值恒定，该类装置一般只能采用对先前的电流采样，再对以后的电流控制的方式，即只能以滞后的方式控制充电电流。当蓄电池电压相对较低时，往往还需要降低交流电源电压以减少可控硅导通瞬间的浪涌电流，导通瞬间还会对电源形成干扰。由《电子报》1989年第43期介绍的″蓄电池快速充电器″就属于这种类型。
本实用新型的目的是提供一种蓄电池脉冲充电器，它本身耗能少，充电效率高，对充电电流控制快速、精确，对电源干扰很小，在大部分情况下，不需要电源变压器而直接使用电网电源，结构比较简单。
本实用新型采用的解决方案是：用主整流器提供对蓄电池充电的脉动直流电，用一个可控关断的半导体元件作为与蓄电池串联的电流调整元件，例如晶体管或可关断可控硅等，它工作于开关状态，损耗小。控制电路包括电源同步信号发生器和关断信号发生器，它在脉动直流电压波形过零时打开调整元件，然后当充电电流上升到某预定值时，由关断信号发生器发出控制信号关断调整元件。改变这个最大充电电流预定值，就可以相应改变充电电流平均值。在一个周期中，当充电电流调整元件导通后，其导通时间是不确定的，只和充流电流上升的速度有关。当外界因素如蓄电池电压变化，电源电压变化使充电电流上升速度加快或减慢时，调整元件导通时间自动相应的缩短或延长，因为充电电流上升速度加快，达到某预定值所需的时间就变短，反之时间就变长。所以，该方案是以即时的方式来控制充电电流的。
上述的充电电流控制元件可以采用晶体管，控制电路可以主要由充电电流取样电阻及四个电压比较器和一个R－S触发器组成，四个比较器中：一个是充电电流取样电压比较器，它将充电电流取样信号与其门限电平比较，它的输出信号用来控制上述R－S触发器，通过该触发器关断调整晶体管，因此充电电流平均值和取样比较器的门限电平对应；一个是对电源相位进行检测的过零电压比较器，由它和一些元件组成电源同步脉冲发生器，用于在电源电压过零时通过R－S触发器打开调整管；其余二个是蓄电池电压检测比较器，均由蓄电池电压高低来决定其输出状态，其中一个用来改变取样电压比较器的门限电平，使充电过程分成二个阶段，前阶段电流较大，后阶段则减小。另一个用来完成充电回路控制，当蓄电池电压上升到预定值时，断开充电回路。
以上的解决方案具有现有的恒流型和脉冲型充电装置的优点，它能快速、精确地控制充电电流，效率较高。在大部分情况下可以不用电源变压器而直接由电网供电，由于电流调整元件是在电源电压波形过零时被打开的，对电源干扰很小，电路结构简单，成本不高，整个充电过程可自动进行。
下面结合附图和一个实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型一个实施例的电路框图。
图2是图1实施例的电路原理图。
该实施例是为一种电动车配套的充电器，铅酸蓄电池组〔3〕额定电压144V，容量36安时，要求充电电流为：前阶段3.6安培，后阶段1.8安培，该充电器直接使用220V交流电源。整个充电回路中包括：主整流器〔1〕，继电器〔2〕常开触点，手动开关〔9〕，保险丝〔10〕，电流表〔11〕，蓄电池〔3〕，充电电流调整管〔4〕，电流取样电阻〔5〕。调整管〔4〕采用N沟道VMOS大功率场效应晶体管，因此只要求R－S触发器〔13〕提供极小的驱动电流。图1所示电路框图中的辅助电源〔7〕由图2所示电路原理图中的小变压器〔19〕、整流器〔20〕、稳压器〔21〕等组成；图1中的调整管控制电路〔6〕由图2的取样电压比较器〔12〕、R－S触发器〔13〕、过零比较器〔14〕、全波整流器〔15〕、电池电压检测比较器〔16〕、光电耦合器〔17〕、电位器〔22〕、〔23〕等组成；图1中的充电回路控制电路〔8〕由图2的电池电压检测比较器〔18〕、反相器〔24〕、继电器〔2〕等组成。
调整管控制电路〔6〕中的全波整流器〔15〕、分压电阻和过零比较器〔14〕组成一个电源同步脉冲发生器，在电源电压波形过零时产生一个正跳变脉冲将R－S触发器〔13〕置1，使调整管〔4〕因栅源电压接近等于辅助电源电压而完全导通，导通电阻RDS很小，因此充电电流在调整管〔4〕上形成的压降很小。电流取样电阻（5）和取样比较器（12）组成关断信号发生电路。随着电源电压波形上升，充电回路中的电流增大，取样电阻〔5〕两端的压降也相应增大，该电压通过一个RC环节加到取样电压比较器〔12〕的同相输入端，当该电压大于比较器〔12〕反相输入端所预置的门限电平时，比较器〔12〕翻转，其输出端的正跳变立即将R－S触发器〔13〕置0，调整管〔4〕的栅源电压降至零而完全关断，所以充电电流平均值与取样比较器〔12〕的门限电平相对应。该门限电平由电位器〔22〕、〔23〕预置，电位器〔22〕始终起作用，而电位器〔23〕是否起作用则要由电池电压比较器〔16〕根据蓄电池〔3〕电压高低来决定。充电前阶段电位器〔23〕不起作用，门限电平相对高一些，蓄电池〔3〕电压上升到一定值时，比较器〔16〕翻转，电位器〔23〕起作用，门限电平降低，相应使充电电流平均值降低，以适应该铅酸电池〔3〕对充电的要求。
由另一个蓄电池电压检测比较器〔18〕来控制继电器〔2〕，当蓄电池〔3〕被充至预定电压时，比较器〔18〕翻转，切断充电电流。继电器〔2〕的线圈电流由蓄电池〔3〕提供，不接通蓄电池〔3〕时可以防止充电器输出端短路。
Claims (6)
1、一种蓄电池充电器，其中包括：主整流器(1)，它处于交流电源和蓄电池(3)之间，用于提供脉动直流电；充电电流调整元件(4)，它与蓄电池(3)串联，用于限制充电电流；控制电路(6)，它与调整元件(4)相接，用于周期性打开或关断该调整元件(4)，并通过改变调整元件(4)导通的时间来限制或改变充电电流，其特征在于：
控制电路(6)包括触发器(13)和电源同步信号发生器，该信号发生器分别与交流电源或触发器(13)相连接，当主整流器(1)输出的脉动直流电电压波形过零时，该信号发生器发出信号，通过触发器(13)打开调整元件(4)；
控制电路(6)还包括关断信号发生器，当充电电流上升到预定值时，该关断信号发生器发出信号使调整元件(4)关断。
2、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于：该关断信号发生器由充电电流取样电阻（5）和取样电压比较器（12）组成，比较器（12）分别与取样电阻（5）或上述触发器（13）相连接，它有一个被预置并可以被改变的门限电平，当电流取样信号大于该门限电平时，它向触发器（13）发出关断信号。
3、根据权利要求1或2所述的充电器，其特征在于：该触发器（13）是R－S触发器（13），它的一个触发端与取样电压比较器（12）相连接，另一个触发端与电源同步信号发生器相连接。
4、根据权利要求1或2所述的充电器，其特征在于：关断信号发生器还包括蓄电池电压检测比较器（16），该比较器（16）通过光电耦合器（17）与取样比较器（12）相连接，当蓄电池（3）的电压上升到预定值时，比较器（16）发出信号使比较器（12）的门限电平下降。
5、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于：该充电电流调整元件（4）采用VMOS大功率场效应晶体管。
6、根据权利要求1所述的充电器，其特征在于：该电源同步信号发生器由全波整流器（15）和过零电压比较器（14）构成，全波整流器（15）的输出电压波形与主整流器（1）的输出电压波形相位一致。
Priority Applications (1)
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| CN 92215069 CN2135208Y (zh) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 蓄电池脉冲充电器 |
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| CN 92215069 CN2135208Y (zh) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 蓄电池脉冲充电器 |
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|---|---|---|---|
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1992
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