【鎳氫電池(chi)充(chong)電器(qi)】鎳氫電池(chi)充(chong)電器(qi)電路圖 鎳氫(qing)電(dian)池充電(dian)器(qi)原理圖(tu)分析

自制鎳氫(qing)電池充(chong)電器電路圖(tu)

文介紹的自制充電器用LM324的4個運算放大器(qi)作(zuo)為比較器(qi)，用TL431設置電(dian)壓基準，用S8550作為調(diao)整管，把(ba)輸(shu)入電(dian)(dian)壓(ya)降壓(ya)，對電(dian)(dian)池進(jin)行充電(dian)(dian)，其原理電(dian)(dian)路(lu)見圖。其特點是電(dian)(dian)路(lu)簡單、工作可靠、無(wu)需調(diao)整、元器(qi)件(jian)容易購買(mai)等，下面分幾(ji)個部(bu)分進(jin)行介紹。

1、基準電壓Vref形成

外接電源經插座X、二極管VD1后(hou)由電(dian)容C1濾波。VD1起保護作用，防止外接電源(yuan)極性反接時損壞(huai)TL431。R3、R4、R5和(he)TL431組成基(ji)準電(dian)壓(ya)Vref，根據圖中參數(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(shi)，IC1-1輸出低電平，VT1導(dao)通，輸出大電(dian)流給電(dian)池充電(dian)。此時(shi)，VT1處(chu)于放大狀態-這(zhe)是因為電池電壓和-VD4壓降的和(he)約(yue)為3.2V（假設開始充電時電池電壓約為2.5V），而經VD1后的電壓大約5.OV，所(suo)以(yi)，VT1的發射極－集電(dian)極壓差遠大于(yu)0.2V，當充電電流為300mA時，VT1發(fa)熱比較嚴重，所以最好用(yong)PT=625mW的S8550，或者(zhe)適當(dang)增大基(ji)極(ji)電(dian)(dian)阻以(yi)減小充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)（注：由于LM324低電平(ping)驅動能(neng)力較小，實測IC1-2，IC1-4輸出低電(dian)平并不是(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)相端1O腳通過R13接Vref,R14接成正(zheng)反(fan)(fan)饋，反(fan)(fan)相端9腳(jiao)外接電容，并有(you)一負反(fan)饋通路，所以(yi)，它實際上構成(cheng)了滯回(hui)比較(jiao)器(qi)。剛開始(shi)時C2上(shang)端沒(mei)有電壓，則(ze)IC1-3輸出高(gao)電(dian)平(ping)。這個高(gao)電(dian)平(ping)有兩個放電(dian)通路，一個通路是通過R14反饋到10腳，另一通路是(shi)經(jing)電阻R15對電容C2充電(dian)，當充電(dian)的電(dian)壓高于(yu)10腳電壓V+時，比較器翻轉輸出低電平；與此同(tong)時，由于R14的反饋作用(yong)，10腳電(dian)壓立即下跳到V-，這時，電容C2通過電阻R15放電，當放電的電壓(ya)小于10腳電壓V-時，比較器再次(ci)翻轉輸(shu)出高電(dian)平，由于R14的反饋作用(yong)，10腳電壓立即上跳到V+，此(ci)后電路一(yi)直重復上述過程，因此(ci)，IC1-3的輸出(chu)為(wei)頻率固(gu)定的方波信號(hao)。

其次看IC1-4的工作(zuo)情況：電池電壓經R2、R16分(fen)壓(ya)，接(jie)IC1-4的12腳，因為R2<，所以輸入IC1-4的12腳(jiao)電壓基本上(shang)略低(di)于(yu)電池電壓，

顯然它更低于其l3腳電壓因此，IC1-4輸出穩(wen)定(ding)的(de)低(di)電平(ping)。結合上面的(de)討論，我們可以看出，加在R12和VD 3通路一端(duan)為(wei)頻率(lv)固(gu)定的方(fang)波電壓，另一端(duan)為(wei)穩定的低電平(ping)，因此，發光二極管VD3會周期性點亮，給人一閃一閃的感覺。

最后看IC1-1的(de)工作(zuo)情況：當IC1-2輸出低電平(ping)時(shi)，顯(xian)然IC1-1的3腳為低電平，而(er)其2腳(jiao)通(tong)過R1接(jie)Vref所以，IC1-1也輸出低電平。結(jie)合上面(mian)的討論(lun)，我(wo)們可以看出，R11和(he)VD5兩端電壓差(cha)為(wei)零，因此，VD5（飽和指示）不能點亮!

另外，由于IC1-1輸(shu)出低(di)電平，無論IC1-3的(de)9腳電壓如何變化（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(ying)響—因為IC1-3的9腳電壓（要么高到V+，要么低到V-）始終高于IC1-1的輸出，VD6反(fan)偏(pian)截止!所以，這種狀態(tai)下，三只(zhi)指示(shi)燈的(de)工(gong)作情況(kuang)分(fen)別為：VD2點亮(liang)，指示電源正常；VD3閃爍，指示電池充電正常(chang)；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輸出電(dian)壓慢慢上升，于(yu)是，流過R7的電(dian)流慢慢減小，即流經VT1基極的電流慢慢減小(xiao)，因此VT1輸出的電(dian)流(liu)也會慢慢減小(xiao)，但電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)(ya)還會持續不斷地緩慢上升，當電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)(ya)幾(ji)乎(hu)等(deng)于Vref時(shi)，IC1-2會(hui)輸出較高(gao)電壓，這時IC1-1的3腳(jiao)電壓(ya)高于2.8OV（反相端2腳的輸入端電(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(tong)被(bei)點亮（此時，IC1-4輸出還(huan)是低(di)電平），指示充電飽和；另一方面VD6也正(zheng)偏導通，而R17很小，實際上是強(qiang)制C2上端為高電平，所以IC1-3的9腳(jiao)電壓高于10腳(jiao)電壓，IC1-3被(bei)強迫輸(shu)出低(di)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時持(chi)續(xu)大電流(liu)充電，當電池電壓接近于時充電電流(liu)慢慢減(jian)小(xiao)，直(zhi)至逐漸充電趨近零——即(ji)使飽和燈點亮時(shi)，小(xiao)電(dian)流充電(dian)仍在繼續!所以這種(zhong)狀(zhuang)態下(xia)，三(san)只指示燈的工作情況分別(bie)為：VD2點亮(liang)，指示電源正常；VD3不亮；VD5點亮（飽和指示，小電流充電）。

4、IC1-4的用途

從上面2、3內(nei)容的分析中(zhong)可以看出，無論電路是大電流(liu)(liu)或小電流(liu)(liu)充電，IC1-4的(de)輸出一直是“低電平”，好像它沒有什(shen)么作用似的(de)，還不如直(zhi)接(jie)把(ba)VD3、VD5負極接“地(di)”？剛開始設(she)計時(shi)，確實沒有(you)考慮用IC1-4，把VD3、VD5的負極直接接地。然而，當(dang)制作(zuo)好后通(tong)電(dian)工作(zuo)時(shi)(shi)發現一個問題：當(dang)不(bu)裝電(dian)池通(tong)電(dian)時(shi)(shi)，飽和指示燈VD5點亮—顯然不合適！因為，沒(mei)裝電池時VT1處(chu)于微(wei)導通(tong)狀態，IC 1-2的5腳電壓高(gao)于，IC1—2輸(shu)出高電平，于是IC1-2也輸出(chu)高電平，VD5點亮。

若在原理圖中接入IC1-4，沒裝(zhuang)電(dian)池(chi)時VT1處(chu)于微導(dao)通狀態，IC1-4的1 2腳(jiao)電壓也會(hui)高于，因此(ci)，IC1-4輸出高電平(ping)，這樣VD5就不(bu)能點亮。

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(shu)出高(gao)電平的時(shi)間會因為電源電壓較高(gao)而提前(qian)超過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(shang)并非(fei)如此。輸入電壓太(tai)低也(ye)不好(hao)，同上(shang)面的分析一(yi)樣，IC1-2輸出高電(dian)(dian)平的時間會因為電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓(ya)較低(di)而遲后，更(geng)有甚者，也可(ke)能永遠達(da)不(bu)到充電(dian)(dian)指示燈一直閃爍(shuo)，但(dan)大電(dian)(dian)流(liu)充電(dian)(dian)過程早已結束。所以(yi)，外(wai)接電(dian)(dian)壓(ya)太高或太低(di)，充電(dian)(dian)和飽和指示的狀(zhuang)態是不(bu)準(zhun)確的。

變壓器提(ti)供(gong)3-6V的交流(liu)電(dian)壓，經(jing)過4個(ge)二(er)極(ji)管組(zu)成的橋式(shi)整流(liu)電(dian)路(lu)得(de)到脈沖直流(liu)電(dian)，再經(jing)過C1的濾波就(jiu)基本是平滑的直流(liu)電(dian)了。LED1和R1組(zu)成電(dian)源(yuan)顯示。

開機(ji)啟動(dong)過(guo)程：電(dian)(dian)流(liu)(liu)經過(guo)T1的BE結(jie)，經過(guo)LED2，R2，R3，對C2充電(dian)(dian)，以及由(you)T3BE結(jie)和R5R7組成(cheng)的并(bing)聯回(hui)路(lu)，由(you)于C2在通電(dian)(dian)以前內(nei)部(bu)沒(mei)有電(dian)(dian)荷，所以流(liu)(liu)過(guo)T1BE結(jie)的電(dian)(dian)流(liu)(liu)經過(guo)放(fang)大(da)后，就有直流(liu)(liu)電(dian)(dian)壓輸(shu)出到T1的集電(dian)(dian)極，這個(ge)時(shi)候電(dian)(dian)流(liu)(liu)分3個(ge)回(hui)路(lu)：

1、流(liu)(liu)過(guo)R4給T2提供偏流(liu)(liu)，以達到(dao)讓T1繼續(xu)維持導通

2、流過R1和RP組成的(de)分壓電路。R6和RP的(de)作用就是組成電壓檢測線路，

3、給電池充電

這(zhe)個(ge)電(dian)(dian)路又(you)個(ge)自(zi)動(dong)保護，一個(ge)是充電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓自(zi)動(dong)控制。還有一個(ge)是充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流自(zi)動(dong)控制。

電(dian)壓(ya)自動(dong)控制由(you)R6，RP，C3，D1，T3組成。當R6和(he)RP的分(fen)壓(ya)電(dian)壓(ya)超過(guo)D1和(he)T3 BE結的壓(ya)降(jiang)1。4V以后，T3基(ji)(ji)極得到電(dian)流，使T3集電(dian)極電(dian)壓(ya)下降(jiang)，促使T2濟(ji)濟(ji)電(dian)流也(ye)下降(jiang)，然后是(shi)T1基(ji)(ji)極電(dian)流也(ye)下降(jiang)，最后是(shi)輸(shu)出電(dian)壓(ya)也(ye)下降(jiang)。

電(dian)(dian)流(liu)控制原理和電(dian)(dian)壓控制一樣，不過(guo)采(cai)樣元件是R7而已，這里不重復敘述。

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