本文介绍的充电机输出电流0～30A，定压输出范围是2～100V。且具有如下特点：1．能自动稳流，充电过程中，充电电流不因电瓶电压的不断升高而逐渐变小；2．能方便准确地控制充电电压，当电瓶充到预定电压时，自动停止充电并发出指示；3．具有反接和短路保护功能，不会因电瓶极性接反或输出短路而损坏充电机；4．体积小、重量轻、携带方便。
工作原理
图1是本机原理框图。
电瓶反向串接在由单向可控硅组成的半波可控整流电路中，构成主回路。触发电路受稳流、定压和保护电路的控制。定压电路由稳压器、取样器、比较器和控制显示器四部分组成。稳压器可输出0～100伏稳定基准电压，做为充电给定电压，它与电瓶取样电压分别加到比较器的两个输入端，当电瓶电压超过给定电压时，通过控制器使可控硅截止，停止充电。稳流作用是通过改变触发电路的振荡频率从而改变可控硅的导通角来实现的。图2是本机的电原理图。下面分别介绍各部分电路的工作原理。
主回路及触发电路：主回路由可控硅SCR\(_{1}\)、电瓶、电流表等组成。当电源负半周时，可控硅若导通，电流则由电源零线进入电瓶正极，由负极流出，经过电流表（及其分流器）、可控硅回到火线。正半周时，可控硅阻断。
单结晶体管BG\(_{4}\)（BT33F）、脉冲变压器T3、W\(_{4}\)、R11、C\(_{9}\)等组成张弛振荡器，做为可控硅SCR1的触发电路。改变W\(_{4}\)的阻值，便改变了振荡频率，从而改变了可控硅的导通角，也就改变了充电电流。所以W4是用来调节充电电流大小的。
稳流电路：稳流电路由电流互感器T\(_{2}\)、D5～D\(_{8}\)、R6、R\(_{8}\)及C6组成。T\(_{2}\)初级流过充电电流。电瓶充电的电压和电流波形如图3所示（图中以电瓶负极电位为零）。从图中可以看出，充电电流是脉冲电流，当其通过T2初级时，T\(_{2}\)次级便会感应出交变电压，经D5～D\(_{8}\)桥式整流、C6滤波后，便得到一个与充电电流平均值相应变化的一个直流控制电压。该电压以串联形式加于单结晶体管的同步电源中，与同步电源叠加后加到BG\(_{4}\)的b2极。其稳流过程如下：当充电电流由于电瓶电压升高而变小时，T\(_{2}\)次级电压也将减小，整流滤波后的直流控制电压也将减小，于是BG4的b\(_{2}\)极电位也随之下降。因为BG4的分压比是一定的，所以发射极e的峰点电压也必然降低，这样，在W\(_{4}\)阻值调定的情况下，C9充到峰点电压的时间变短，BG\(_{4}\)的振荡频率变高，可控硅SCR1的导通角变大，这就阻止了充电电流的下降，起到了稳流作用。
定压电路：充电机对定压电路的要求比较高，定压电路必须有较高的灵敏度和准确度，至预定电压后应立即停止充电，不然容易产生欠充或过充现象。另外，因电瓶存在内阻，而充电电流的脉冲幅度很大，其峰值是平均值的几倍至几十倍。这样，在可控硅导通期间，电瓶两端会产生较大的脉冲压降（见图3），所以，如果直接从电瓶引出电压信号去控制充电电压，势必产生误动作，而且充电电流越大，这种现象越严重。为此，本机采用了取样电路。取样电路只在停止充电的半周内导通，使电瓶电压信号通过，这样，充电电压的控制就完全不受充电电流的影响了。定压电路由稳压器（设定基准电压）、取样器（取电瓶电压信号）、比较器（IC\(_{1}\)）和控制显示器（IC2）四个单元组成。稳压器采用普通串联负反馈稳压电路，由BG\(_{1}\)～BG3组成。基准电压（也叫充电给定电压）由W\(_{2}\)的滑臂A点取出，当K2合于2点时。旋动W\(_{2}\)、W3便可通过电压表方便准确地调定基准电压。W\(_{3}\)是微调。取样电路由可控硅SCR2组成，其触发电压取自电源变压器的次级绕组Ⅲ（6、7端），由D\(_{1}\)半波整流、经R2限流加到可控硅SCR\(_{2}\)的控制极G。电源正半周时，D1导通，SCR\(_{2}\)导通，电瓶电压通过SCR2向C\(_{1}\)0充电，负半周时，D1反偏，SCR\(_{2}\)因其负载电流远远小于维持电流而关断，这使B点电压不受充电电流引起的脉冲电压的影响。但由于SCR2导通压降的存在，使B点电压总低于电瓶实际电压0.7～1.2伏，为此，在基准电压电路中的A点至R\(_{14}\)之间串入两个二极管，以消除SCR2导通压降对定压精度的影响。使B点电压能真正代表电瓶电压。比较器采用集成运算放大器F007（5G24），取样电压和基准电压各自经过分压后，分别加到其同相和反相输入端。当电瓶电压低于基准电压时，IC\(_{1}\)输出端（6脚）Uc为低电平，反之，U\(_{c}\)为高电平。W6是调零电位器。
控制显示电路由一块555时基电路组成。当电瓶电压低于定压值时，U\(_{c}\)为低电平，555电路的2、6脚电压低于1／3UE，3脚输出高电位，绿灯LED\(_{2}\)亮，放电端7截止，红灯LED1灭，表示充电，D\(_{15}\)反偏，对触发电路无影响。当电瓶电压高于定压值时，Uc为高电平，2、6脚电压高于2／3U\(_{E}\)，3脚输出低电位，D15正偏置，BG\(_{4}\)因发射极e被钳位于零而停振，充电停止。同时，绿灯LED2灭，7脚为低电位，红灯LED\(_{1}\)亮，表示充电结束。
保护电路：保护电路由BG\(_{5}\)、BG6、二极管D\(_{9}\)等元件组成。BG5、BG\(_{6}\)处于开关状态。当输出端空载或短路时，BG6截止，BG\(_{5}\)饱和，BG5的C极电位接近零，通过D\(_{9}\)使BG4的e极钳位于零，停振，SCR\(_{1}\)截止，无输出。接入电瓶后，BG6导通，BG\(_{5}\) 截止，BG5的C极为高电位，D\(_{9}\)反偏截止，对触发振荡电路无影响。D12～D\(_{14}\)对BG6起限流和保护作用。
电源部分：电源变压器次级绕组Ⅱ的3、4端交流电压为20伏，经半波整流滤波后供给IC\(_{1}\)和IC2需要的＋15伏电压。为了使输出电压低于2伏时也能保证定压精度，IC\(_{1}\)采取不对称双电源供电，其负3～4.5伏电压由DW1在端取出。3、5端输出96伏交流电压，一路经D\(_{3}\)半波整流及R4、DW\(_{2}\)削波后做BG4 的同步电源，另一路经D\(_{4}\)整流滤波后得到120伏电压，做为基准电压稳压源的输入电压。
元件选择及数据
电源变压器需自绕。截面6cm\(^{2}\)左右，可采用GEIB－19型硅钢片，叠厚32mm。初级绕组Ⅰ用φ0.2mm高强度漆包线绕2200匝，绕组Ⅱ用φ0.31mm高强度漆包线绕1010匝，在210匝抽头。绕组Ⅲ用φ0.31高强度漆包线绕105圈。电流互感器T\(_{2}\)，用“C、I”型铁芯组成口字形，截面选1cm2左右。如图4所示。为避免磁饱和，在磁隙处加1mm左右的纸垫。SCR1的阴极输出线穿过铁芯窗口即为初级。次级用φ0.17高强度漆包线绕1100匝。（注意初级线要抓好绝缘套管）。脉冲变压器T\(_{3}\)，铁芯截面选0.5～0.8cm\(^{2}\)，初次各用φ0.23mm高强度漆包线绕250匝。初次级间垫两层以上聚脂薄膜。
BG\(_{1}\)～BG5的BV\(_{CEO}\)应不小于200伏，BG5饱和压降要小。取样可控硅SCR\(_{2}\)只要耐压400伏以上、维持电流2mA以上型号不限，双向可控硅也可。还可以用耐压400伏以上的三极管代替，将其C极接电瓶（当三极管为NPN型时），e极接B点。C9可用金属化纸介电容，不可用瓷片电容，因其负温系数大，会使充电电流随环境温度变化。R\(_{14}\)、R15，R\(_{16}\)-18选用金属膜电阻。SCR1必须按规定加好散热片。
本机安装中需特别注意的是确定电源变压器各绕组的同名端。方法如图5。将万用表的黑笔接3，红笔接4（或5），观察开关K合于2点时表针摆动方向。若初级线端标号正确，则表针先往右摆，否则将1、2端标号和接线对调。再将表笔接到6、7端，当K合于2时，若表针先往右摆，则红笔所接线端为6。
调试主回路和触发电路时，先断开D\(_{9}\)和D15，用一个40～60W灯泡作负载，接通电源，旋动W\(_{4}\)时灯光应随之明暗变化且能可靠关灭，说明控制良好。
定压部分先调好＋100伏稳压源给出的基准电压。调好后，将开关K\(_{2}\)合于2，旋动W2、W\(_{3}\)，观察电压表，应能在0～100伏间调节。然后调整比较器，用导线将D10、D\(_{11}\)短掉，将R16上端断开后接至A点，接通电源调零。调节时分两步：（1）旋动W\(_{2}\)、W3使U\(_{A}\)=0，观测Uc（IC\(_{1}\)的6脚），同时仔细调整W6，使U\(_{c}\)处于高低电平的临界状态。（2）调W2， 使U\(_{A}\)=100伏，W6不动，仔细调整W\(_{5}\)，使Uc处于高低电平的临界状态。而后再重复调整一次。
控制显示器调试，恢复D\(_{15}\)，将R16上端连线从100伏取下改接在R\(_{9}\)下端D点，量UD值。旋动W\(_{2}\)，观测UA。当U\(_{A}\)＞UD时，负载灯泡和绿指示灯都亮，红灯灭；当U\(_{A}\)＜UD时，负载灯泡和绿指示灯灭，红灯亮。正常后，恢复原状。
最后进行取样误差补偿和充电试验。拆去输出端灯泡，接上一组6～12伏待充电瓶，恢复D\(_{9}\)。将K2 合到1点，记下电瓶电压值，再合于2点。W\(_{4}\)旋至阻值最大，通电，旋动W2、W\(_{3}\)，观察在红、绿灯亮灭交替时的UA值与电瓶电压值之差，并通过增减D\(_{1}\)0、D11处二极管的个数以及硅、锗二极管搭配使用等办法，使U\(_{A}\)与电瓶电压值相同。调好后，将UA调至所需的定压值（按每节2.7伏计算），K\(_{2}\)合于1点，慢慢调节W4，使充电电流达到预定值（如10A），数小时后，当电瓶电压达到定压值时，便会自动停止。(王兴雅)