[发明专利]新型脉冲宽度调制充电机

说明书

本发明属于充电机。

对蓄电池充电;目前一般采用工频变压器-整流串联式恒流充电机或工频变压器-可控硅整流控制的脉冲充电机。这类充电机效率低，在充电过程中电解水十分严重，极板产生大量气泡，析氢严重，电瓶温升很大，电能利用率较低，并缩短了电瓶的使用寿命。

本发明的目的是用晶体管开关技术和脉冲宽度调制技术相结合，提高了充电效率，在充电过程中不电解水，电瓶无温升，延长了蓄电池的使用寿命。

本发明的特点是整流滤波电路将电网的交流电压整流为直流电压，整流滤波电路后接有功率转换电路，功率转换电路后接有储能电路至输出，辅助电源电路一端接输出，另一端分别接斩波器和脉宽控制电路，斩波器通过脉宽控制电路接至功率转换电路，所说的功率转换电路将直流高压转换成所需要的充电电压，所说的储能电路存储或释放能量;所说的脉宽控制电路，通过调节输出脉冲宽度达到恒流，恒压充电;所说的斩波电路为提高电能转变为化学能的效率，对脉宽控制电路输出的脉冲进行斩波;所说的辅助电源电路，利用蓄电池残存电压通过辅助电源电路对脉宽控制电路和斩波电路进行供电。

本发明结构简单，体积小，效率高，水耗低，电瓶无温升，而 且本机保护功能完善，特别是使充电时间大大减小，并延长了蓄电池的使用寿命。

图1为充电机方框图。

图2为充电机电路原理图。

图3为半桥式功率变换器。

图4为脉冲宽度调制电路。

图5为波形图。

下面简述本发明的原理。由图1可以看出本充电机属于脉宽调制开关式电源，以晶体三极管做为开关元件，它在驱动脉冲发生器输出脉冲作用下，工作于饱和或截止两种状态，将直流输入电压变为占空比为（q）的交变的矩形脉冲电压。此电压经主变压器降压后再经整流和滤波，输出被斩波的直流电压。而驱动脉冲发生器输出的脉冲，其占空比（q）又受输出电压的控制，在输出端任何偏离额定值的电流（或电压）都将使q发生相应变化，从而使输出电压随电池电压的升高而升高，保持充电电流不变，当达到预定电压值时，自动转换为恒压小电流充电。

下面通过一个实施例详细论述本发明。从图2可以看出，由D₁，D₂，D₃，D₄，C₁，C₂组成的全桥整流滤波电路，将电网电压直接整流得到近310伏的直流电压加在三极管BG₁的集电极和三极管BG₂的发射极之间，做为转换功率的直流电能。BG₁，BG₂和主变压器B₁以及电容C₁，C₂组成半桥式功率变换器（见图2）。其工作原理就是利用了三极管的开关特性，是一种他激式振荡变换电路。控制主振管BG₁，BG₂两 管基极的脉冲信号电压来自脉宽调制电路。本例所用的脉宽调制电路为集成电路块Lm₃₅₂₄，该集成电路块输出一组幅值相等而相位差为180°的脉冲信号，当BG₁导通时，BG₂截止。电流从右到左流经主变压器B₁的初级绕组N₁，使磁芯激磁。由于电感中的电流不能立刻突变，磁通从小到大，从负到正变化，使次级输出绕组N₂感应出正电压。接着BG₁得到送来的相反信号，BG₁截止而此时BG₂导通。电流又从左至右流过初级绕组N₁，使磁芯去磁。当磁通从正到负，从大到小变化时，输出绕组N₂感应出负电压。由于是交替变化，这样就把直流电能变成交变的电压输出。输出绕组N₂感应出来的交变电压，经全波整流后，再经L₁和C₄滤波，得到直流电压输出。二极管D₅，D₆和L₁，C₄是开关电源的储能电路。也是和线性稳压电源的主要区别之一。开关管导通时，L₁存储能量，开关管截止时，L₁供给能量。C₄除了储能外，还起到调节和平滑作用。