專利名稱：一種負(fù)溫度系數(shù)可變阻抗式恒壓充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種蓄電池的充電電路，尤其是一種負(fù)溫度系數(shù)可變阻抗式恒壓充電電路。
背景技術(shù)：
在我們的日常生活中，蓄電池得到廣泛的應(yīng)用，而由于蓄電池的特殊性，充電方式對其壽命和性能有很大的影響。一、我們常用的蓄電池充電理論基礎(chǔ)為1、鉛酸電池單體的額定電壓為2V，正極性物質(zhì)為二氧化鉛，負(fù)極性物質(zhì)為海綿性純鉛，電解液為稀硫酸，放電終了正、負(fù)極板上的物質(zhì)均為硫酸鉛，典型的化學(xué)反應(yīng)式為為使充電電流Ic流過蓄電池，充電電源的電壓Uc必須克服蓄電池的電動勢E和內(nèi)阻R產(chǎn)生的壓降IcRjP Uc=E+IcR2、美國科學(xué)家馬斯在20世紀(jì)60年代對開口蓄電池的充電過程做了大量的實驗和系統(tǒng)的研究，提出了以最低出氣率為前提的蓄電池最佳充電接受曲線，如

圖1所示。其充電接受電流I與充電時間t的指數(shù)關(guān)系是I=I0e_at上式中=Ici-當(dāng)t=0時蓄電池可能接受的充電電流最大值。a-最大充電電流隨充電時間的變化系數(shù)，即充電接受比。二、恒壓充電技術(shù)在電池充電的過程中電壓始終保持不變的技術(shù)即為恒壓充電技術(shù)，其充電特性曲線圖如圖2所示，其優(yōu)點有在充電初期，充電電流較大，充電速度快，整體充電時間較快， 其充電電流曲線接近理想特性曲線。其缺點有1、電壓恒定，充電電流不能調(diào)節(jié)；2、充電初期，電池極化較為嚴(yán)重，溫度高，氣泡多；3、充電后期電流較小，極板深處的活性物質(zhì)不能充分恢復(fù)，故不能保證電池徹底充足電；4、在高溫環(huán)境下，電池因其內(nèi)阻的變化，導(dǎo)致充電后期充電電流居高不下，這種情況偏離了蓄電池最佳充電接受曲線，嚴(yán)重威脅著電池電使用壽命ο三、間隙變電壓一恒壓充電技術(shù)間隙變電壓一恒壓充電特性曲線圖如圖3所示。在每個恒壓充電階段，充電電流按照指數(shù)規(guī)律下降，使整個充電曲線更加符合最佳充電曲線。這種充電技術(shù)具有充電時間短，效率高，蓄電池容量恢復(fù)徹底等優(yōu)點，但其缺點有1、控制電路復(fù)雜、價格高；2、充電電流大、溫度高；3、易產(chǎn)生活性物質(zhì)脫落現(xiàn)象；4、充/放電循環(huán)次數(shù)多，縮短電池的使用壽命。

實用新型內(nèi)容為了克服以上技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種負(fù)溫度系數(shù)可變阻抗式恒壓充電技術(shù)，并將其應(yīng)用在應(yīng)急燈電源一鉛酸電池的充電領(lǐng)域里，用一種較為簡潔的技術(shù)，利用充電電路本身的負(fù)溫度系數(shù)特性，改變電路內(nèi)阻來解決鉛酸電池在高環(huán)境溫度下由其內(nèi)阻變小引起過壓保護(hù)電壓升高的問題。本實用新型采取的技術(shù)方案是一種負(fù)溫度系數(shù)可變阻抗式恒壓充電電路，包括輸出電壓高于蓄電池電壓的穩(wěn)壓電源，所述穩(wěn)壓電源的輸出端的正極通過第一電阻和第二電阻分別與NPN型三極管的集電極和基極相連接，所述三極管的發(fā)射極直接與蓄電池的正極連接，在所述三極管的基極與發(fā)射極間并聯(lián)有瓷片電容，所述三極管的基極還與負(fù)溫度系數(shù)二極管的陽極相連接，所述負(fù)溫度系數(shù)二極管的陰極與穩(wěn)壓二極管的陰極相連接，所述穩(wěn)壓二極管的陽極與蓄電池的負(fù)極以及所述穩(wěn)壓電源輸出端的負(fù)極連接在一起。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述穩(wěn)壓電源可以采用線性變壓器或者開關(guān)電源。本實用新型的有益效果是本實用新型所提出的充電電路以間隙式恒壓恒流的方式，通過改變電路內(nèi)阻，不斷調(diào)整蓄電池在不同的狀態(tài)下其所能接受的充電電流，在充電初期，充電電流調(diào)整到電池所能接受的最大充電電流，并保持不變，從而最大限度的縮短電池的充電時間；在充電后期以及高溫條件下，充電電流逐漸減小到此時電池所能接受的最大充電電流并最終截止，這
種智能式控制系統(tǒng)有效的解決恒壓充電技術(shù)以及間隙變電壓--g壓充電技術(shù)在對電池
充電過程中產(chǎn)生的充電電流不能調(diào)、充電初期充電電流大并且溫度高、易產(chǎn)易產(chǎn)生活性物質(zhì)脫落現(xiàn)象、控制電路復(fù)雜、性價比低及高溫環(huán)境下充電后期充電電流居高不下等影響電池循環(huán)使用壽命的問題。本實用新型為蓄電池提供了一種最佳的充電方案，具有無限接近蓄電池的最佳充電曲線的特性。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。圖1是以最低出氣率為前提的蓄電池最佳充電接受曲線圖；圖2是恒壓充電技術(shù)的充電特性曲線圖；圖3是間隙變電壓一恒壓充電特性曲線圖；圖4是本實用新型的電路示意圖。
具體實施方式
參照圖4，本實用新型提出了一種負(fù)溫度系數(shù)可變阻抗式恒壓充電電路，其首先通過線性變壓器或開關(guān)電源為電路提供一個相對穩(wěn)定的VCC電壓，此電壓要高于蓄電池的電壓。所提供的VCC電源正極接有兩個電阻(第一電阻Rl和第二電阻R2)，其中Rl的另一端接NPN三極管Ql的集電極，R2的另一端接NPN三極管Ql的基極，NPN三極管Ql的發(fā)射極直接與電池的正極連接，瓷片電容Cl橫跨在NPN三極管Ql的基極與發(fā)射極間，負(fù)溫度系數(shù)二極管Dl的陽極接NPN三極管Ql的基極，其陰極與穩(wěn)壓二極管Zl的陰極相連，穩(wěn)壓二極管Zl的陽極與電池的負(fù)極及穩(wěn)壓電源VCC負(fù)極連在一起。在VCC提供高于電池電壓時，NPN三極管Ql通過第二電阻R2提供其導(dǎo)通的電流， 通過調(diào)整Rl、R2阻值的大小和穩(wěn)壓二極管Zl的穩(wěn)壓值來改變NPN三極管Ql的工作狀態(tài)， 當(dāng)?shù)谝浑娮鑂l兩端的壓降大于電阻R2兩端的壓降，即U1>U2，二極管Zl還未擊穿導(dǎo)通時， NPN三極管Ql進(jìn)入飽和工作狀態(tài)，此時電路電流方向為VCC提供的NPN三極管Ql基極電流經(jīng)第二電阻R2流入NPN三極管Ql的基極，NPN三極管Ql導(dǎo)通，產(chǎn)生集電極電流，方向為 VCC流過第一電阻Rl流入NPN三極管Ql的集電極，NPN三極管Ql的基極和集電極匯合一起，從NPN三極管Ql的發(fā)射極流出，再流入蓄電池的正極，對蓄電池充電。此時的電池充電電流可以調(diào)整到電池所能接受的最大充電電流，且此最大充電電流在充電初期保持不變， 從而最大限度的縮短電池的充電時間。針對鉛酸電池以電池電壓的高低來反應(yīng)電池的電量，在充電過程中，蓄電池逐漸貯存電量，電池電壓逐漸升高。充電后期，電池電壓在升高，即NPN三極管Ql的發(fā)射極電壓在升高，導(dǎo)致NPN三極管Ql的基極與發(fā)射極壓降下降，NPN三極管Ql的基極電流減小，NPN 三極管Ql逐漸退出飽和狀態(tài)進(jìn)入放大狀態(tài)，NPN三極管Ql集電極電流隨著基極的電流減小而減小。由于負(fù)載電流的減小，線性變壓器或開關(guān)電源的VCC輸出電壓上升，致使NPN三極管Ql的基極電壓增大，當(dāng)NPN三極管Ql的基極電壓達(dá)到負(fù)溫度系數(shù)二極管Dl和穩(wěn)壓二極管Zl的導(dǎo)通電壓之和時，這條支路導(dǎo)通，并釋放由VCC提供給NPN三極管Ql的基極電流， 致使NPN三極管Ql截止，充電終止。此過程電池電壓基本保持不變，充電電流逐漸減小，合理的設(shè)置使此階段的充電電流為此時電池所能接受的最大充電電流。在高溫環(huán)境下，由于蓄電池內(nèi)阻的減小，使得在相同的VCC電壓下有著更大的充電電流。在普通的恒壓充電技術(shù)下，由于電池內(nèi)阻的減小，電池電壓在同等的電量下比常溫條件下的電池電壓低，這導(dǎo)致電池長期處在大電流充電狀態(tài)，電池內(nèi)部溫度升高，引起電池加速水分解，干涸失效，甚至導(dǎo)致電池漏酸，嚴(yán)重地縮短電池的使用壽命。負(fù)溫度系數(shù)可變阻抗式恒壓充電技術(shù)完全可解決此類問題，過程如下充電后期，電池電壓升高，NPN三極管Ql的發(fā)射極電壓在升高，NPN三極管Ql的基極與發(fā)射極壓降下降，NPN三極管Ql的基極電流減小，NPN三極管Ql逐漸退出飽和狀態(tài)進(jìn)入放大狀態(tài)，由于負(fù)載電流的減小，線性變壓器或開關(guān)電源的VCC輸出電壓上升，致使NPN三極管Ql的基極電壓增大，由于環(huán)境溫度的升高，負(fù)溫度系數(shù)二極管Dl和穩(wěn)壓二極管Zl的導(dǎo)通壓降都下降了，使得更小的NPN三極管 Ql基極電壓都可使這條支路導(dǎo)通，使NPN三極管Ql截止，使電池脫離充電后期大電流充電狀態(tài)，進(jìn)而保護(hù)電池，延長電池使用壽命。合理的選擇穩(wěn)壓二極管Zl的穩(wěn)壓值和負(fù)溫度系數(shù)二極管D1，恰到好處的設(shè)置電池過壓保護(hù)的電壓是此電路的精要所在。本實用新型所提出的負(fù)溫度系數(shù)可變阻抗式恒壓充電技術(shù)的核心電路以間隙式恒壓恒流的方式，通過改變電路內(nèi)阻，不斷調(diào)整蓄電池在不同的狀態(tài)下其所能接受的充電電流，這種智能式控制系統(tǒng)有效的解決恒壓充電技術(shù)以及間隙變電壓——'g壓充電技術(shù)在對電池充電過程中產(chǎn)生的充電電流不能調(diào)、充電初期充電電流大并且溫度高、易產(chǎn)易產(chǎn)生活性物質(zhì)脫落現(xiàn)象、控制電路復(fù)雜、性價比低及高溫環(huán)境下充電后期充電電流居高不下等影響電池循環(huán)使用壽命的問題。本實用新型為蓄電池提供了一種最佳的充電方案，具有無限接近蓄電池的最佳充電曲線的特性。 以上所述只是本實用新型優(yōu)選的實施方式，其并不構(gòu)成對本實用新型保護(hù)范圍的限制，只要是以基本相同的手段實現(xiàn)本實用新型的目的都應(yīng)屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種負(fù)溫度系數(shù)可變阻抗式恒壓充電電路，包括輸出電壓高于蓄電池電壓的穩(wěn)壓電源，其特征在于所述穩(wěn)壓電源的輸出端的正極通過第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)分別與 NPN型三極管(Ql)的集電極和基極相連接，所述三極管(Ql)的發(fā)射極直接與蓄電池的正極連接，在所述三極管(Ql)的基極與發(fā)射極間并聯(lián)有瓷片電容(Cl)，所述三極管(Ql)的基極還與負(fù)溫度系數(shù)二極管(Dl)的陽極相連接，所述負(fù)溫度系數(shù)二極管(Dl)的陰極與穩(wěn)壓二極管(Zl)的陰極相連接，所述穩(wěn)壓二極管(Zl)的陽極與蓄電池的負(fù)極以及所述穩(wěn)壓電源輸出端的負(fù)極連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)溫度系數(shù)可變阻抗式恒壓充電電路，其特征在于所述穩(wěn)壓電源可以采用線性變壓器或者開關(guān)電源。
專利摘要本實用新型公開了一種負(fù)溫度系數(shù)可變阻抗式恒壓充電電路，其包括穩(wěn)壓電源以及由電阻，三極管、二極管、穩(wěn)壓二極管、瓷片電容所組成電路，以間隙式恒壓恒流的方式，通過改變電路內(nèi)阻，不斷調(diào)整蓄電池在不同的狀態(tài)下其所能接受的充電電流，使其充電曲線無限接近蓄電池的最佳充電曲線。這種智能式控制系統(tǒng)有效的解決恒壓充電技術(shù)以及間隙變電壓——恒壓充電技術(shù)在對電池充電過程中產(chǎn)生的充電電流不能調(diào)、充電初期充電電流大并且溫度高、易產(chǎn)易產(chǎn)生活性物質(zhì)脫落現(xiàn)象、控制電路復(fù)雜、性價比低及高溫環(huán)境下充電后期充電電流居高不下等影響電池循環(huán)使用壽命的問題，為蓄電池提供了一種最佳的充電方案。
文檔編號H02J7/00GK202210690SQ20112030750
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者田疇 申請人:廣東金萊特電器股份有限公司