【鎳氫(qing)電池充(chong)電器】鎳氫(qing)電池充(chong)電器電路(lu)圖 鎳氫電池充電器原理圖(tu)分(fen)析

自制鎳(nie)氫電(dian)池充電(dian)器電(dian)路(lu)圖

文介紹的自制充電器用LM324的(de)4個運算放大器(qi)作為比較器(qi)，用TL431設置電壓基(ji)準，用(yong)S8550作為調整管，把(ba)輸入電(dian)(dian)壓降壓，對電(dian)(dian)池(chi)進(jin)行充電(dian)(dian)，其原理電(dian)(dian)路見(jian)圖。其特點是電(dian)(dian)路簡單、工作可靠、無需調整、元器(qi)件容(rong)易購買等，下(xia)面分幾個部分進(jin)行介紹(shao)。

1、基準電壓Vref形成

外接電源經插座X、二(er)極管VD1后由電(dian)容C1濾(lv)波。VD1起保(bao)護作用，防(fang)止外接(jie)電(dian)源極性(xing)反接(jie)時損壞TL431。R3、R4、R5和TL431組成基準電壓(ya)Vref，根據圖(tu)中參數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(ping)，VT1導(dao)通(tong)，輸出大電流給電池充(chong)電。此時，VT1處于放大狀態-這是因(yin)為電(dian)池電(dian)壓(ya)和(he)-VD4壓降(jiang)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(de)電壓大約5.OV，所以，VT1的發射(she)極－集電極壓差遠(yuan)大于0.2V，當充(chong)電電流為300mA時，VT1發(fa)熱比較嚴重，所以最好用PT=625mW的S8550，或者適當增(zeng)大基極電阻以減小充(chong)電電流（注：由于LM324低(di)電平驅動能力(li)較小，實測IC1-2，IC1-4輸出低電(dian)平并(bing)不(bu)是(shi)0V，而(er)是約為0.8V）。

（2）充電的指示

首先看IC1-3的工作情況：其同相(xiang)端1O腳通過R13接Vref,R14接成正(zheng)反(fan)饋(kui)，反(fan)相端9腳外接電(dian)容，并有(you)一(yi)負反饋通路，所以，它實(shi)際上(shang)構(gou)成了滯回比較器(qi)。剛開(kai)始時C2上(shang)端沒有電(dian)壓，則IC1-3輸出高電(dian)(dian)平(ping)(ping)。這(zhe)個(ge)(ge)(ge)高電(dian)(dian)平(ping)(ping)有兩個(ge)(ge)(ge)放電(dian)(dian)通(tong)路，一個(ge)(ge)(ge)通(tong)路是通(tong)過R14反饋到10腳(jiao)，另一通(tong)路是經電阻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(jiao)器翻(fan)轉輸(shu)出低電平；與此(ci)同時，由于R14的反饋(kui)作用，10腳(jiao)電(dian)壓立即下跳到V-，這(zhe)時，電容C2通過(guo)電阻R15放電，當放電的電壓(ya)小(xiao)于10腳電壓V-時，比較器(qi)再次翻(fan)轉輸出高電平，由于(yu)R14的反饋作用，10腳電壓立即(ji)上跳到V+，此后電路一(yi)直重復上述過(guo)程，因此，IC1-3的輸(shu)出為(wei)頻率固定的方波(bo)信號。

其次看IC1-4的(de)工(gong)作情況：電池電壓經R2、R16分(fen)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腳電壓因此(ci)，IC1-4輸出(chu)穩定的低電平。結(jie)合上面(mian)的討論，我們可以看出(chu)，加在R12和VD 3通路一(yi)端為(wei)頻率(lv)固(gu)定(ding)的方(fang)波電壓，另一(yi)端為(wei)穩定(ding)的低(di)電平，因此，發(fa)光二極管VD3會(hui)周(zhou)期性點(dian)亮，給(gei)人一(yi)閃(shan)一(yi)閃(shan)的感覺。

最后看IC1-1的工作情況：當(dang)IC1-2輸出低電平(ping)時，顯然IC1-1的3腳為低電平(ping)，而其2腳通過R1接Vref所以，IC1-1也輸出低電平。結合上(shang)面(mian)的討(tao)論，我們可(ke)以看出，R11和(he)VD5兩端電壓差(cha)為零，因此，VD5（飽和指示）不能點亮!

另外，由于IC1-1輸(shu)出低電平，無論IC1-3的9腳電(dian)壓如(ru)何變化（電容充、放電在該腳形成三角波電壓）都不會受IC1-1輸出的影響(xiang)—因為IC1-3的9腳電壓(ya)（要么高到V+，要(yao)么低到V-）始終高于IC1-1的輸出，VD6反偏截止!所以，這(zhe)種狀態下，三(san)只(zhi)指示(shi)燈的(de)工作情況分(fen)別為：VD2點亮，指示電(dian)源(yuan)正常；VD3閃爍，指示電(dian)池充電(dian)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輸出電壓(ya)慢(man)慢(man)上升，于是(shi)，流(liu)過(guo)R7的電流慢慢減小，即流經VT1基極的電流(liu)慢(man)慢(man)減小，因此VT1輸(shu)出(chu)的電(dian)流也(ye)會慢(man)慢(man)減小，但電(dian)池電(dian)壓(ya)(ya)還(huan)會持續不斷地緩慢(man)上升，當電(dian)池電(dian)壓(ya)(ya)幾乎(hu)等于Vref時，IC1-2會(hui)輸出較高電壓，這時(shi)IC1-1的3腳電壓(ya)高于2.8OV（反相端2腳的輸(shu)入端電(dian)壓(ya)），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(pian)導通被點亮（此時，IC1-4輸出還是低電(dian)平），指示充電飽和；另一方面VD6也正偏導通，而R17很小，實(shi)際上是強制C2上端(duan)為高(gao)電平，所以IC1-3的9腳電壓(ya)高(gao)于(yu)10腳電(dian)壓，IC1-3被強迫輸出低電平，VD3因無(wu)正(zheng)偏(pian)壓而(er)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)續大電(dian)(dian)(dian)流充(chong)電(dian)(dian)(dian)，當電(dian)(dian)(dian)池電(dian)(dian)(dian)壓接近于(yu)時充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流慢(man)慢(man)減小，直至逐漸充(chong)電(dian)(dian)(dian)趨近零——即使(shi)飽(bao)和燈點(dian)亮(liang)時，小電流充電仍在繼續!所以這種狀態下(xia)，三只指(zhi)示燈(deng)的工作情況分別為(wei)：VD2點亮(liang)，指示(shi)電源正常；VD3不(bu)亮；VD5點亮（飽(bao)和指示，小電流充電）。

4、IC1-4的用途

從上面2、3內(nei)容(rong)的分析中(zhong)可以看(kan)出，無論(lun)電路是大電流或(huo)小電流充電，IC1-4的(de)輸出(chu)一直(zhi)是“低電平”，好像(xiang)它沒有什么作用似的，還不如直接(jie)把(ba)VD3、VD5負極接“地”？剛開始設計時，確實(shi)沒有考(kao)慮(lv)用IC1-4，把VD3、VD5的負極直接接地。然而，當制(zhi)作(zuo)(zuo)好(hao)后通(tong)電工(gong)作(zuo)(zuo)時(shi)發現一個問題：當不裝電池通(tong)電時(shi)，飽(bao)和(he)指示燈(deng)VD5點(dian)亮—顯然不合適！因為，沒裝(zhuang)電池時(shi)VT1處(chu)于微導通(tong)狀(zhuang)態，IC 1-2的5腳電壓高于，IC1—2輸出(chu)高電(dian)平，于是(shi)IC1-2也輸出高電平，VD5點亮(liang)。

若在原理圖中接入IC1-4，沒裝電池時VT1處于微導通(tong)狀態，IC1-4的(de)1 2腳電壓也會高于，因此，IC1-4輸出高電平(ping)，這樣VD5就不能點亮。

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輸出高(gao)電(dian)(dian)平的時間會因為電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓較高(gao)而提前超過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(ji)上并非如(ru)此。輸入電壓太低也不好(hao)，同上面的分析一樣，IC1-2輸出高電(dian)平(ping)的(de)時(shi)間會因為電(dian)源電(dian)壓較低而遲后，更(geng)有甚(shen)者，也可能(neng)永(yong)遠達不(bu)到充電(dian)指示燈(deng)一直閃(shan)爍，但大電(dian)流充電(dian)過程(cheng)早(zao)已(yi)結束。所以，外接電(dian)壓太高或太低，充電(dian)和(he)飽和(he)指示的(de)狀態是不(bu)準確的(de)。

變壓器提供3-6V的(de)交(jiao)流電(dian)壓，經過(guo)4個二極管(guan)組成的(de)橋式(shi)整(zheng)流電(dian)路得到脈沖直(zhi)流電(dian)，再經過(guo)C1的(de)濾波就基本是平滑的(de)直(zhi)流電(dian)了。LED1和R1組成電(dian)源顯示。

開機啟(qi)動過(guo)程：電流經(jing)過(guo)T1的(de)BE結(jie)，經(jing)過(guo)LED2，R2，R3，對C2充電，以(yi)(yi)及由(you)T3BE結(jie)和R5R7組成(cheng)的(de)并聯回(hui)路(lu)(lu)，由(you)于C2在通(tong)電以(yi)(yi)前內部沒有(you)(you)電荷，所(suo)以(yi)(yi)流過(guo)T1BE結(jie)的(de)電流經(jing)過(guo)放大(da)后，就有(you)(you)直流電壓輸出到(dao)T1的(de)集電極，這個時候電流分3個回(hui)路(lu)(lu)：

1、流過R4給T2提供偏流，以(yi)達到讓T1繼續維持導通

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

3、給電池充電

這個(ge)電路又(you)個(ge)自(zi)動保(bao)護，一(yi)個(ge)是(shi)充電電壓自(zi)動控制。還(huan)有(you)一(yi)個(ge)是(shi)充電電流自(zi)動控制。

電壓自(zi)動控制由R6，RP，C3，D1，T3組成。當R6和RP的分壓電壓超過D1和T3 BE結的壓降(jiang)(jiang)1。4V以后(hou)，T3基極(ji)得到(dao)電流(liu)(liu)，使T3集電極(ji)電壓下降(jiang)(jiang)，促使T2濟濟電流(liu)(liu)也(ye)下降(jiang)(jiang)，然后(hou)是(shi)T1基極(ji)電流(liu)(liu)也(ye)下降(jiang)(jiang)，最后(hou)是(shi)輸出(chu)電壓也(ye)下降(jiang)(jiang)。

電流控制原理和電壓控制一(yi)樣，不過(guo)采樣元件是R7而已，這里不重(zhong)復(fu)敘述。

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