CN1197219C - 温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路 - Google Patents

温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路 Download PDF

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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
技术领域
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。
背景技术
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，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：一种温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路，其包含有：
交流变压器T100：所述变压器的一次侧输入交流电能，二次侧输出交流电能；
第一交流限流阻抗Z100：为串联于交流变压器的二次侧的输出端与整流器BR100之间的阻抗元件；
齐纳效应元件VZ1000：并联于所述的整流器BR100的正负输出端之间，该齐纳效应元件VZ1000是由齐纳二极管或二极管组构成的正向偏压的稳压元件；
光耦合器PC101：由第二发光二极管构成光耦合器PC101的输入侧，由与该第二发光二极管相对的光感应晶体管构成光耦合器的输出侧；
可充电电池B101：并联于整流器BR100的正负输出端之间，其中所述的可充电电池B101的负极连接于所述的整流器BR100的负输出端，其正极通过旁路分流电阻R103连接于阻隔二极管CR102的阴极，该阻隔二极管CR102的阳极连接于整流器BR100的正输出端；
放电电路：并联于所述的旁路分流电阻R103的两端，该放电电路包括有第一分压电阻R102、触发电容C101、可控硅SCR101、放电二极管CR101以及并联分流电阻R100，其中可控硅SCR101的正极A及所述的第一分压电阻R102的一端均连接于所述的旁路分流电阻R103与所述的阻隔二极管CR102的阴极之间的接点上，所述的第一分压电阻R102的另一端通过所述的触发电容C101连接于所述的放电二极管CR101的阴极，所述的放电二极管CR101的阳极及所述的可控硅SCR101的负极K均连接于所述的可充电电池B101的正极，所述的可控硅SCR101的控制极G连接于光耦合器PC101的光感应晶体管的发射极，光感应晶体管的集电极连接于所述的放电二极管CR101的阴极，且所述的放电二极管CR101的两端并联有并联分流电阻R100；
限压及分流元件：并联于所述放电电路中的第一分压电阻R102与触发电容C101之间的接点与放电二极管CR101的阳极之间，所述的限压分流元件是由第一发光二极管LED102以及与其串联的第二齐纳二极管ZD101构成，其中所述的第一发光二极管LED102的阳极连接于第一分压电阻R102与触发电容C101之间的接点上，其阴极连接于所述的第二齐纳二极管ZD101的阴极，所述的第二齐纳二极管ZD101的阳极连接于放电二极管CR101的阳极；
分压电路：并联于所述的整流器BR100的正负输出端，所述的分压电路包括：光耦合器PC101、第一限流电阻R112、负温度系数电阻元件NTC101、第二分压电阻R111、主动电阻R110以及第一齐纳二极管ZD110，所述的负温度系数电阻元件NTC101的一端连接于整流器BR100的负输出端，其另一端依次通过第二分压电阻R111、主动电阻R110串联连接至整流器BR100的正输出端，其中所述的负温度系数电阻元件NTC101的两端并联有相互串联的光耦合器PC101中输入侧的第二发光二极管与第一限流电阻R112，其中第二发光二极管的阴极连接于整流器BR100的负输出端，所述的第二分压电阻R111与主动电阻R110间的接点与整流器BR100的负输出端之间连接有第一齐纳二极管ZD110，所述的第一齐纳二极管ZD110的阳极连接于整流器BR100的负输出端，其阴极连接于第二分压电阻R111与主动电阻R110之间的接点上。
还包含有显示及保护电路，该电路串联于所述的阻隔二极管CR102的阳极与主动电阻R110的接点与所述的整流器BR100的正输出端之间，所述的显示及保护电路由第二限流电阻R101、过载保护元件F101以及第三发光二极管构成，其中过载保护元件F101与限流电阻R101串联，所述的第三发光二极管与所述的限流电阻R101并联，其阳极连接于所述的过载保护元件F101与限流电阻R101之间的接点上。
还包含有显示及保护电路，该电路为灯丝型灯泡L101，串联于所述的阻隔二极管CR102的阳极与主动电阻R110的接点与所述的整流器BR100的正输出端之间。
所述的可充电电池B101的正极与所述的阻隔二极管CR102的阳极之间并联有回流二极管FD201，该回流二极管FD201的阳极连接于可充电电池B101的正极；所述的可充电电池B101的负极与所述的阻隔二极管CR102的阳极之间并联设置稳定电容C200。
本发明是由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(Topping Charge)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。
附图说明
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。
具体实施方式
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；其包含：
交流变压器T100：所述变压器的一次侧输入交流电能，二次侧输出交流电能；
第一交流限流阻抗Z100：为串联于交流变压器的二次侧的输出端与整流器BR100之间的阻抗元件，该阻抗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，可以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；
齐纳效应元件VZ1000：并联于所述的整流器BR100的正负输出端之间，该齐纳效应元件VZ1000是由齐纳二极管或二极管组构成的正向偏压的稳压元件，以提供稳压功能；
光耦合器PC101：由第二发光二极管构成光耦合器PC101的输入侧，由与该第二发光二极管相对的光感应晶体管构成光耦合器的输出侧；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；
可充电电池B101：并联于整流器BR100的正负输出端之间，其中所述的可充电电池B101的负极连接于所述的整流器BR100的负输出端，其正极通过旁路分流电阻R103连接于阻隔二极管CR102的阴极，该阻隔二极管CR102的阳极连接于整流器BR100的正输出端；
放电电路：并联于所述的旁路分流电阻R103的两端，该放电电路包括有第一分压电阻R102、触发电容C101、可控硅SCR101、放电二极管CR101以及并联分流电阻R100，其中可控硅SCR101的正极A及所述的第一分压电阻R102的一端均连接于所述的旁路分流电阻R103与所述的阻隔二极管CR102的阴极之间的接点上，所述的第一分压电阻R102的另一端通过所述的触发电容C101连接于所述的放电二极管CR101的阴极，所述的放电二极管CR101的阳极及所述的可控硅SCR101的负极K均连接于所述的可充电电池B101的正极，所述的可控硅SCR101的控制极G连接于光耦合器PC101的光感应晶体管的发射极，光感应晶体管的集电极连接于所述的放电二极管CR101的阴极，且所述的放电二极管CR101的两端并联有并联分流电阻R100，以调节闸流的稳定性及触发灵敏度；其中所述的旁路分流电阻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之间加设并联分流电阻以相对增加保持充电电流值；
限压及分流元件：并联于所述放电电路中的第一分压电阻R102与触发电容C101之间的接点与放电二极管CR101的阳极之间，所述的限压分流元件是由第一发光二极管LED102以及与其串联的第二齐纳二极管ZD101构成，其中所述的第一发光二极管LED102的阳极连接于第一分压电阻R102与触发电容C101之间的接点上，其阴极连接于所述的第二齐纳二极管ZD101的阴极，所述的第二齐纳二极管ZD101的阳极连接于放电二极管CR101的阳极；其限压功能可抑制电源电压变动时对电容端压的干扰，而流经ZD101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)；在可充电电池B101取下时，触发电容C101经旁路分流电阻R103及上述二极管CR101放电；
分压电路：并联于所述的整流器BR100的正负输出端，所述的分压电路包括：光耦合器PC101、第一限流电阻R112、负温度系数电阻元件NTC101、第二分压电阻R111、主动电阻R110以及第一齐纳二极管ZD110，所述的负温度系数电阻元件NTC101的一端连接于整流器BR100的负输出端，其另一端依次通过第二分压电阻R111、主动电阻R110串联连接至整流器BR100的正输出端，其中所述的负温度系数电阻元件NTC101的两端并联有相互串联的光耦合器PC101中输入侧的第二发光二极管与第一限流电阻R112，其中第二发光二极管的阴极连接于整流器BR100的负输出端，所述的第二分压电阻R111与主动电阻R110间的接点与整流器BR100的负输出端之间连接有第一齐纳二极管ZD110，所述的第一齐纳二极管ZD110的阳极连接于整流器BR100的负输出端，其阴极连接于第二分压电阻R111与主动电阻R110之间的接点上。该负温度系数电阻元件NTC101，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。
还包含有显示及保护电路，该电路串联于所述的阻隔二极管CR102的阳极与主动电阻R110的接点与所述的整流器BR100的正输出端之间，所述的显示及保护电路由第二限流电阻R101、过载保护元件F101以及第三发光二极管构成，其中过载保护元件F101与限流电阻R101串联，所述的第三发光二极管与所述的限流电阻R101并联，其阳极连接于所述的过载保护元件F101与限流电阻R101之间的接点上。
上述的显示及保护电路可由灯丝型灯泡L101，串联于所述的阻隔二极管CR102的阳极与主动电阻R110的接点与所述的整流器BR100的正输出端之间实现其功能。
在实施本发明时，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第一交流限流阻抗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。
本发明中，所述的阻隔二极管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的两端可作为稳压电源的输出端，在实施本发明时，该电路的功能也可由其他固态或机电式稳压电路实现；
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，经由第一分压电阻R102对触发电容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及流经第一分压电阻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，则触发电容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，所述的可充电电池B101的正极与所述的阻隔二极管CR102的阳极之间并联有回流二极管FD201，该回流二极管FD201的阳极连接于可充电电池B101的正极；所述的可充电电池B101的负极与所述的阻隔二极管CR102的阳极之间并联设置负载电容C200。
本发明在使用时，可在可充电电池B101负极端与电源正极端并联有于负载，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，其中该稳定电容C200用以与负载并联以稳定切换过程；
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FD201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 (4)

1、一种温度检测型自动截止及暂态保持型充电电路，其特征在于：其包含有：
交流变压器(T100)：所述变压器的一次侧输入交流电能，二次侧输出交流电能；
第一交流限流阻抗(Z100)：为串联于交流变压器的二次侧的输出端与整流器(BR100)之间的阻抗元件；
齐纳效应元件(VZ1000)：并联于所述的整流器(BR100)的正负输出端之间，该齐纳效应元件(VZ1000)是由齐纳二极管或二极管组构成的正向偏压的稳压元件；
光耦合器(PC101)：由第二发光二极管构成光耦合器(PC101)的输入侧，由与该第二发光二极管相对的光感应晶体管构成光耦合器的输出侧；
可充电电池(B101)：并联于整流器(BR100)的正负输出端之间，其中所述的可充电电池(B101)的负极连接于所述的整流器(BR100)的负输出端，其正极通过旁路分流电阻(R103)连接于阻隔二极管(CR102)的阴极，该阻隔二极管(CR102)的阳极连接于整流器(BR100)的正输出端；
放电电路：并联于所述的旁路分流电阻(R103)的两端，该放电电路包括有第一分压电阻(R102)、触发电容(C101)、可控硅(SCR101)、放电二极管(CR101)以及并联分流电阻(R100)，其中可控硅(SCR101)的正极(A)及所述的第一分压电阻(R102)的一端均连接于所述的旁路分流电阻(R103)与所述的阻隔二极管(CR102)的阴极之间的接点上，所述的第一分压电阻(R102)的另一端通过所述的触发电容(C101)连接于所述的放电二极管(CR101)的阴极，所述的放电二极管(CR101)的阳极及所述的可控硅(SCR101)的负极(K)均连接于所述的可充电电池(B101)的正极，所述的可控硅(SCR101)的控制极(G)连接于光耦合器(PC101)的光感应晶体管的发射极，光感应晶体管的集电极连接于所述的放电二极管(CR101)的阴极，且所述的放电二极管(CR101)的两端并联有并联分流电阻(R100)；
限压及分流元件：并联于所述放电电路中的第一分压电阻(R102)与触发电容(C101)之间的接点与放电二极管(CR101)的阳极之间，所述的限压分流元件是由第一发光二极管(LED102)以及与其串联的第二齐纳二极管(ZD101)构成，其中所述的第一发光二极管(LED102)的阳极连接于第一分压电阻(R102)与触发电容(C101)之间的接点上，其阴极连接于所述的第二齐纳二极管(ZD101)的阴极，所述的第二齐纳二极管(ZD101)的阳极连接于放电二极管(CR101)的阳极；
分压电路：并联于所述的整流器(BR100)的正负输出端，所述的分压电路包括：光耦合器(PC101)、第一限流电阻(R112)、负温度系数电阻元件(NTC101)、第二分压电阻(R111)、主动电阻(R110)以及第一齐纳二极管(ZD110)，所述的负温度系数电阻元件(NTC101)的一端连接于整流器(BR100)的负输出端，其另一端依次通过第二分压电阻(R111)、主动电阻(R110)串联连接至整流器(BR100)的正输出端，其中所述的负温度系数电阻元件(NTC101)的两端并联有相互串联的光耦合器(PC101)中输入侧的第二发光二极管与第一限流电阻(R112)，其中第二发光二极管的阴极连接于整流器(BR100)的负输出端，所述的第二分压电阻(R111)与主动电阻(R110)间的接点与整流器(BR100)的负输出端之间连接有第一齐纳二极管(ZD110)，所述的第一齐纳二极管(ZD110)的阳极连接于整流器(BR100)的负输出端，其阴极连接于第二分压电阻(R111)与主动电阻(R110)之间的接点上。
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：还包含有显示及保护电路，该电路串联于所述的阻隔二极管(CR102)的阳极与主动电阻(R110)的接点与所述的整流器(BR100)的正输出端之间，所述的显示及保护电路由第二限流电阻(R101)、过载保护元件(F101)以及第三发光二极管构成，其中过载保护元件(F101)与限流电阻(R101)串联，所述的第三发光二极管与所述的限流电阻(R101)并联，其阳极连接于所述的过载保护元件(F101)与限流电阻(R101)之间的接点上。
3、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：还包含有显示及保护电路，该电路为灯丝型灯泡(L101)，串联于所述的阻隔二极管(CR102)的阳极与主动电阻(R110)的接点与所述的整流器(BR100)的正输出端之间。
4、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，所述的可充电电池(B101)的正极与所述的阻隔二极管(CR102)的阳极之间并联有回流二极管(FD201)，该回流二极管(FD201)的阳极连接于可充电电池(B101)的正极；所述的可充电电池(B101)的负极与所述的阻隔二极管(CR102)的阳极之间并联设置稳定电容(C200)。
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