【鎳氫電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)器】鎳氫電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)器電(dian)路圖 鎳氫電池充電器(qi)原理圖分析(xi)

自制鎳(nie)氫(qing)電池充電器(qi)電路圖

文介紹的自制充電器用LM324的4個運算放大(da)器作為(wei)比較器，用(yong)TL431設置電壓(ya)基準，用S8550作(zuo)為調整管，把輸入電壓降(jiang)壓，對電池進行充電，其原(yuan)理(li)電路見圖(tu)。其特(te)點是電路簡單、工(gong)作(zuo)可靠、無需調整、元器件容易購買等，下面分(fen)幾個部(bu)分(fen)進行介紹。

1、基準電壓Vref形成

外接電源經插座X、二(er)極管VD1后(hou)由電容C1濾波。VD1起保(bao)護作用，防止外接(jie)(jie)電源極性(xing)反接(jie)(jie)時損壞TL431。R3、R4、R5和TL431組成基準電壓Vref，根據圖(tu)中(zhong)參數(shu)Vref=2.5×（100+820）／820=2.80（v），這個數據主要是針對鎳氫充電電池而設計（單節鎳氫充電電池充滿后電壓約為1.40V）。

2、大電流充電

（1）工作原理

接入電源，電源指示燈LED（VD2）點亮。裝入電池（參考圖片，實際上是用導線引出到電池盒，電池裝在電池盒中），當電池電壓低于Vref時，IC1-1輸出(chu)低電平，VT1導通(tong)，輸出大電(dian)流給(gei)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)。此時，VT1處于(yu)放大狀態-這是(shi)因(yin)為(wei)電(dian)池電(dian)壓和(he)-VD4壓降的和約為3.2V（假設開始充電時電池電壓約為2.5V），而經VD1后的電壓(ya)大(da)約(yue)5.OV，所(suo)以，VT1的發射極－集電(dian)極壓差遠(yuan)大于0.2V，當充電電流為300mA時，VT1發(fa)熱比(bi)較嚴重，所(suo)以最好(hao)用PT=625mW的S8550，或者適當增大基極(ji)電阻以(yi)減小充電電流（注：由于LM324低電平(ping)驅動能(neng)力較小，實(shi)測IC1-2，IC1-4輸出低電(dian)平并不(bu)是(shi)0V，而是約(yue)為0.8V）。

（2）充電的指示

首先看IC1-3的工作情況：其同(tong)相(xiang)端1O腳通過R13接Vref,R14接成正反(fan)饋，反(fan)相端9腳外(wai)接電(dian)容，并(bing)有(you)一負反饋(kui)通路，所以，它實際上構成(cheng)了滯回(hui)比較器。剛開始時C2上端沒有電(dian)壓，則(ze)IC1-3輸出高電(dian)平(ping)。這(zhe)個(ge)高電(dian)平(ping)有兩個(ge)放(fang)電(dian)通(tong)(tong)路(lu)，一個(ge)通(tong)(tong)路(lu)是通(tong)(tong)過R14反饋到(dao)10腳，另一通路是經電阻R15對電容C2充(chong)電(dian)，當(dang)充(chong)電(dian)的(de)電(dian)壓高于10腳電(dian)壓(ya)V+時，比較(jiao)器(qi)翻轉輸(shu)出低(di)電平(ping)；與此同時，由(you)于(yu)R14的反饋(kui)作(zuo)用，10腳(jiao)電(dian)壓立即下(xia)跳(tiao)到V-，這時，電容C2通(tong)過電阻R15放電(dian)(dian)，當放電(dian)(dian)的電(dian)(dian)壓(ya)小于10腳電壓(ya)V-時，比(bi)較(jiao)器再次(ci)翻轉輸出高電平，由于R14的反(fan)饋作用，10腳電壓立即上跳到V+，此后(hou)電路(lu)一直重復上述過程，因此，IC1-3的輸出為頻率(lv)固定(ding)的方波信(xin)號。

其次看IC1-4的工作情況：電池電壓經R2、R16分壓(ya)，接IC1-4的12腳，因為R2<，所以輸(shu)入IC1-4的12腳電壓(ya)基本上略低于電池電壓(ya)，

顯然它更低于其l3腳電(dian)壓因此，IC1-4輸出(chu)穩定的(de)低電(dian)平。結(jie)合上面的(de)討(tao)論，我們可以看出(chu)，加(jia)在R12和(he)VD 3通路一端為(wei)頻率固定(ding)(ding)的(de)方波電壓，另一端為(wei)穩定(ding)(ding)的(de)低電平，因(yin)此，發光(guang)二極管VD3會周期(qi)性點亮，給人一(yi)閃(shan)一(yi)閃(shan)的感覺。

最后看IC1-1的工作(zuo)情(qing)況：當(dang)IC1-2輸出低電平時，顯然IC1-1的3腳(jiao)為低電平，而其(qi)2腳通過R1接(jie)Vref所以，IC1-1也輸出(chu)低電平。結(jie)合上(shang)面(mian)的討論，我們可以看出(chu)，R11和VD5兩端電壓差為零，因此，VD5（飽和指示）不能點亮!

另外，由于IC1-1輸出低電平，無論IC1-3的9腳電壓(ya)如何(he)變(bian)化（電容充、放電在該腳形成三角波電壓）都不會受IC1-1輸出的影響—因為IC1-3的9腳(jiao)電壓（要么高到V+，要么(me)低到V-）始終高于IC1-1的輸出，VD6反偏截止(zhi)!所以，這種狀態下，三只(zhi)指示(shi)燈的工作情況分別為：VD2點亮，指示電源正(zheng)常；VD3閃爍，指示電池充(chong)電正常；VD5不亮。

3、小電流充電

當充電一段時間后，電池電壓慢慢上升到接近Vref時，IC1-2輸(shu)出電(dian)壓慢(man)慢(man)上升，于是(shi)，流(liu)過R7的電(dian)流慢(man)慢(man)減小，即流經VT1基極(ji)的電流(liu)慢慢減(jian)小，因此VT1輸(shu)出的(de)電(dian)流也會慢(man)慢(man)減小，但電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)還會持續不(bu)斷地緩(huan)慢(man)上升，當電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)幾乎等于Vref時，IC1-2會輸(shu)出較高電壓(ya)，這時IC1-1的3腳電壓高于2.8OV（反相端2腳的輸(shu)入(ru)端(duan)電(dian)壓），比較器翻轉輸出高電平。該電壓有兩個作用：一方面會使VD5正偏導通被點亮（此時，IC1-4輸出還是低電平），指示充電飽和；另一方面VD6也正偏導通，而R17很小(xiao)，實際上(shang)是強制C2上(shang)端為高電平，所以IC1-3的9腳電壓高于10腳(jiao)電壓，IC1-3被(bei)強(qiang)迫輸出低電平，VD3因無正偏壓而熄滅。

雖然，從外在的表現看充電燈熄滅，飽和燈點亮在某一時刻瞬間轉換完成，但是實際上充電過程卻是逐漸過渡的：當電池電壓遠低于Vref時(shi)持續(xu)大電(dian)(dian)流充電(dian)(dian)，當電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓(ya)接近于(yu)時(shi)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流慢慢減小，直(zhi)至逐漸充電(dian)(dian)趨近零——即使飽和燈(deng)點亮時，小電流(liu)充電仍(reng)在繼續!所(suo)以這種狀態下，三只(zhi)指示燈的(de)工(gong)作情(qing)況分別(bie)為：VD2點亮，指示電源正常；VD3不亮；VD5點亮（飽和指(zhi)示，小電流充電）。

4、IC1-4的用途

從上面2、3內容的分析(xi)中可(ke)以看出，無(wu)論電路是大電流或小(xiao)電流充電，IC1-4的輸出一(yi)直是“低電平”，好像它沒有什(shen)么作用似的(de)，還不如(ru)直接(jie)把VD3、VD5負極接“地”？剛開始(shi)設計時，確實(shi)沒(mei)有考慮用IC1-4，把VD3、VD5的負極(ji)直接接地。然而，當制作好后通電(dian)工作時(shi)發(fa)現一(yi)個問(wen)題(ti)：當不裝電(dian)池通電(dian)時(shi)，飽和指(zhi)示(shi)燈VD5點亮—顯然(ran)不合適(shi)！因為，沒裝電池(chi)時VT1處于微導通狀(zhuang)態，IC 1-2的5腳電壓(ya)高于，IC1—2輸出高(gao)電(dian)平，于是IC1-2也輸出高電(dian)平，VD5點亮。

若在原理圖中接入IC1-4，沒裝電池時VT1處于微導(dao)通(tong)狀態(tai)，IC1-4的1 2腳電壓也會(hui)高于，因此，IC1-4輸出高電平，這樣VD5就不(bu)能(neng)點亮。

需要說明一點，外接輸入電壓不能太高，也不能太低。輸入電壓太高，大電流充電時調整管發熱嚴重；另一方面，IC1-2輸出高(gao)(gao)電平的時間(jian)會(hui)因(yin)為(wei)電源電壓較(jiao)高(gao)(gao)而(er)提前超過(guo)Vref（設定值），這樣就會給我們一個錯覺，電池很快就充滿了!實際上并(bing)非如(ru)此。輸入電壓太(tai)低(di)也不好(hao)，同上面的分(fen)析一樣(yang)，IC1-2輸出高電(dian)平的(de)(de)時間會因為電(dian)源電(dian)壓(ya)較低而遲后，更(geng)有甚者(zhe)，也可能永遠(yuan)達不到充電(dian)指示(shi)燈一直閃爍(shuo)，但(dan)大電(dian)流充電(dian)過(guo)程早已(yi)結束。所以，外(wai)接電(dian)壓(ya)太高或太低，充電(dian)和飽(bao)和指示(shi)的(de)(de)狀態是不準確的(de)(de)。

變壓(ya)器(qi)提(ti)供3-6V的(de)交流電(dian)壓(ya)，經過4個二極管組(zu)成的(de)橋(qiao)式(shi)整流電(dian)路得(de)到脈沖直流電(dian)，再經過C1的(de)濾波就基本是平(ping)滑的(de)直流電(dian)了。LED1和R1組(zu)成電(dian)源(yuan)顯(xian)示。

開機啟動過(guo)程：電(dian)(dian)流(liu)(liu)經過(guo)T1的(de)(de)BE結(jie)，經過(guo)LED2，R2，R3，對C2充電(dian)(dian)，以(yi)及由T3BE結(jie)和R5R7組成的(de)(de)并聯回路(lu)，由于C2在通(tong)電(dian)(dian)以(yi)前內部(bu)沒有電(dian)(dian)荷，所以(yi)流(liu)(liu)過(guo)T1BE結(jie)的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)經過(guo)放大后，就(jiu)有直流(liu)(liu)電(dian)(dian)壓輸出到T1的(de)(de)集電(dian)(dian)極，這個(ge)時候(hou)電(dian)(dian)流(liu)(liu)分3個(ge)回路(lu)：

1、流(liu)過R4給T2提供偏(pian)流(liu)，以達(da)到讓T1繼(ji)續(xu)維持導通

2、流過(guo)R1和RP組成的分壓電路。R6和RP的作用(yong)就是組成電壓檢(jian)測線路，

3、給電池充電

這(zhe)個(ge)(ge)電(dian)(dian)路又個(ge)(ge)自(zi)動保(bao)護，一個(ge)(ge)是(shi)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓(ya)自(zi)動控制。還(huan)有一個(ge)(ge)是(shi)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流自(zi)動控制。

電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)自動控制由R6，RP，C3，D1，T3組成。當(dang)R6和RP的(de)分壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)超過D1和T3 BE結的(de)壓(ya)降(jiang)(jiang)1。4V以后(hou)(hou)，T3基極(ji)得到電(dian)(dian)(dian)(dian)流，使T3集電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)，促使T2濟(ji)濟(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)流也(ye)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)，然后(hou)(hou)是T1基極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)流也(ye)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)，最后(hou)(hou)是輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)也(ye)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)。

電流控(kong)(kong)制原理和電壓控(kong)(kong)制一(yi)樣，不(bu)過采樣元件是R7而已，這里不(bu)重(zhong)復敘述。

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