【鎳氫(qing)電池(chi)充電器(qi)】鎳氫(qing)電池(chi)充電器(qi)電路圖 鎳氫電池(chi)充(chong)電器原理圖分析

自(zi)制鎳氫電池充(chong)電器(qi)電路圖

文介紹的自制充電器用LM324的4個運算放大器作為(wei)比(bi)較器，用(yong)TL431設置電(dian)壓基準，用S8550作(zuo)(zuo)為調(diao)整管，把輸入電壓降壓，對電池進行充電，其(qi)原理(li)電路見圖。其(qi)特點是電路簡(jian)單、工作(zuo)(zuo)可靠、無需調(diao)整、元器件容易購買等，下面分幾個(ge)部(bu)分進行介紹。

1、基準電壓Vref形成

外接電源經插座X、二極(ji)管VD1后由電容C1濾波。VD1起保護(hu)作用(yong)，防止外接電(dian)源極(ji)性反接時(shi)損壞TL431。R3、R4、R5和TL431組成基準(zhun)電壓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，IC1-1輸出低電平，VT1導通，輸出大電流給(gei)電池充電。此時，VT1處于(yu)放大狀(zhuang)態-這(zhe)是因為(wei)電池(chi)電壓和-VD4壓(ya)降的(de)和約為(wei)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)大約5.OV，所以，VT1的(de)發射極(ji)－集(ji)電極(ji)壓差遠大于0.2V，當(dang)充電電流為300mA時，VT1發熱比較嚴(yan)重(zhong)，所(suo)以(yi)最好(hao)用PT=625mW的S8550，或者(zhe)適當(dang)增(zeng)大(da)基(ji)極電(dian)阻以減(jian)小充電(dian)電(dian)流（注：由于LM324低電平驅動能力較小，實測IC1-2，IC1-4輸(shu)出低(di)電(dian)平并(bing)不是0V，而是約為0.8V）。

（2）充電的指示

首先看IC1-3的工作(zuo)情況(kuang)：其同相(xiang)端1O腳通過(guo)R13接(jie)Vref,R14接(jie)成正反饋，反相端9腳(jiao)外接電容，并有一(yi)負(fu)反饋通路，所以，它實際上構(gou)成了滯(zhi)回(hui)比較(jiao)器。剛(gang)開始時(shi)C2上端沒有電壓，則IC1-3輸出高電(dian)平。這(zhe)個高電(dian)平有兩(liang)個放電(dian)通路，一個通路是通過R14反饋到10腳(jiao)，另(ling)一(yi)通路是經電阻R15對電容(rong)C2充電(dian)(dian)，當充電(dian)(dian)的電(dian)(dian)壓高于10腳電壓V+時(shi)，比較器(qi)翻轉輸出(chu)低電平(ping)；與此同時(shi)，由于R14的反(fan)饋作用，10腳電壓(ya)立即(ji)下跳到V-，這時，電(dian)容C2通過電阻R15放電，當放電的(de)電壓小于10腳電(dian)壓V-時，比較器再次翻轉輸(shu)出高電平，由于R14的反(fan)饋(kui)作用，10腳電壓立即上跳(tiao)到V+，此后電路一直(zhi)重復上述過程，因(yin)此，IC1-3的(de)輸(shu)出為頻率固定的(de)方波信號。

其次看IC1-4的(de)工作情況：電池電壓經R2、R16分(fen)壓，接IC1-4的12腳，因為R2<，所以輸入IC1-4的12腳電(dian)壓基本上略(lve)低于電(dian)池電(dian)壓，

顯然它更低于其l3腳電壓因此，IC1-4輸(shu)出(chu)穩定的低電平。結合上面的討論，我們可以看出(chu)，加在R12和(he)VD 3通路(lu)一(yi)端為(wei)頻率固定(ding)的方波電(dian)壓，另(ling)一(yi)端為(wei)穩定(ding)的低電(dian)平，因(yin)此，發(fa)光(guang)二(er)極管VD3會周期性點(dian)亮，給人(ren)一(yi)閃一(yi)閃的感覺。

最后看IC1-1的工作情況：當IC1-2輸出低電(dian)平時，顯(xian)然IC1-1的3腳為低電平，而其2腳通(tong)過R1接(jie)Vref所以，IC1-1也輸出(chu)低電(dian)平。結合上面的討論，我們可以看出(chu)，R11和VD5兩端電(dian)壓差(cha)為零(ling)，因此(ci)，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(de)影響—因為IC1-3的9腳電壓(ya)（要么高到V+，要么低到V-）始終高于IC1-1的輸(shu)出，VD6反(fan)偏截(jie)止!所以，這種狀態下，三只指示燈(deng)的(de)工作情況分別(bie)為：VD2點亮，指示電源正常(chang)；VD3閃爍，指(zhi)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輸出電壓慢慢上(shang)升，于是，流過R7的電流慢(man)慢(man)減小，即流經VT1基極(ji)的電(dian)流慢慢減(jian)小，因此VT1輸出的(de)電(dian)流也會慢慢減小，但電(dian)池電(dian)壓還會持續不斷地緩慢上(shang)升，當電(dian)池電(dian)壓幾乎等(deng)于Vref時，IC1-2會輸(shu)出較高電壓(ya)，這時IC1-1的3腳電壓高(gao)于2.8OV（反相端2腳(jiao)的輸(shu)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(pian)導(dao)通被點(dian)亮(liang)（此時，IC1-4輸(shu)出還(huan)是低電平），指示充電飽和；另一方面VD6也正偏(pian)導通(tong)，而R17很小，實際上(shang)是強制C2上端為高電平(ping)，所以IC1-3的9腳電壓(ya)高于10腳電壓，IC1-3被強迫(po)輸(shu)出低(di)電平，VD3因無正(zheng)偏(pian)壓而熄(xi)滅(mie)。

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(da)電(dian)流充電(dian)，當(dang)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)接(jie)近于時充電(dian)電(dian)流慢慢減小，直(zhi)至(zhi)逐漸充電(dian)趨近零——即使(shi)飽和燈點亮時(shi)，小電(dian)流充(chong)電(dian)仍在(zai)繼續!所以這種狀(zhuang)態(tai)下，三只指示燈的工(gong)作情況分別(bie)為：VD2點亮，指示電源正常；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內容(rong)的分(fen)析中可以(yi)看出，無論電(dian)路是大電(dian)流(liu)或小電(dian)流(liu)充電(dian)，IC1-4的輸(shu)出一直是“低電平(ping)”，好像它(ta)沒有什么作用(yong)似(si)的，還不(bu)如直接把VD3、VD5負(fu)極接(jie)“地”？剛開始(shi)設(she)計(ji)時(shi)，確實(shi)沒有考慮用IC1-4，把VD3、VD5的負極(ji)直接接地。然(ran)而(er)，當制作好后通電(dian)工作時發(fa)現一個(ge)問題：當不裝電(dian)池通電(dian)時，飽和指(zhi)示燈VD5點亮—顯然不合適！因(yin)為，沒裝(zhuang)電池時VT1處(chu)于微導(dao)通狀態(tai)，IC 1-2的5腳電壓高于，IC1—2輸(shu)出高電平，于是IC1-2也(ye)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(chu)于微導通狀態，IC1-4的1 2腳電壓(ya)也會高(gao)于，因此，IC1-4輸出高電平，這(zhe)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輸出高電平(ping)的(de)時間(jian)會因(yin)為(wei)電源電壓較高而提前超過Vref（設定值），這樣就會給我們一個錯覺，電池很快就充滿了!實際上并(bing)非如此。輸入電壓太低也不好，同上面的分析一(yi)樣(yang)，IC1-2輸出高電平的時(shi)間會因(yin)為電源(yuan)電壓(ya)較低而(er)遲后，更(geng)有(you)甚者，也可能永遠達不到充(chong)電指示燈一(yi)直閃爍，但大電流(liu)充(chong)電過程早已結束。所以，外接電壓(ya)太高或太低，充(chong)電和飽和指示的狀態是不準確的。

變壓器(qi)提供(gong)3-6V的交流(liu)電(dian)壓，經過(guo)4個二極管組(zu)成(cheng)的橋(qiao)式整流(liu)電(dian)路得(de)到脈(mo)沖直流(liu)電(dian)，再經過(guo)C1的濾波就基本是(shi)平滑的直流(liu)電(dian)了。LED1和R1組(zu)成(cheng)電(dian)源顯示。

開機啟(qi)動(dong)過(guo)(guo)程：電流經過(guo)(guo)T1的BE結(jie)，經過(guo)(guo)LED2，R2，R3，對C2充電，以及由T3BE結(jie)和R5R7組成的并(bing)聯回路(lu)(lu)，由于C2在通電以前內部沒有電荷，所(suo)以流過(guo)(guo)T1BE結(jie)的電流經過(guo)(guo)放大后，就有直流電壓(ya)輸(shu)出到(dao)T1的集(ji)電極，這個時候電流分(fen)3個回路(lu)(lu)：

1、流(liu)過R4給T2提供偏流(liu)，以達到讓T1繼續維持導通

2、流過R1和(he)RP組成(cheng)的分(fen)壓(ya)電(dian)路。R6和(he)RP的作用就(jiu)是組成(cheng)電(dian)壓(ya)檢測線(xian)路，

3、給電池充電

這個電路(lu)又個自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)保護，一個是充電電壓自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)控制。還有(you)一個是充電電流自(zi)(zi)動(dong)(dong)(dong)控制。

電(dian)(dian)(dian)壓自動(dong)控制(zhi)由R6，RP，C3，D1，T3組成。當R6和(he)RP的(de)分壓電(dian)(dian)(dian)壓超過D1和(he)T3 BE結的(de)壓降(jiang)1。4V以后(hou)，T3基極(ji)得到電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)，使T3集電(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)壓下(xia)(xia)降(jiang)，促(cu)使T2濟濟電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)也(ye)下(xia)(xia)降(jiang)，然后(hou)是(shi)T1基極(ji)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)也(ye)下(xia)(xia)降(jiang)，最后(hou)是(shi)輸出電(dian)(dian)(dian)壓也(ye)下(xia)(xia)降(jiang)。

電流控(kong)制原(yuan)理和(he)電壓控(kong)制一樣，不過采(cai)樣元件是R7而已(yi)，這里不重復(fu)敘(xu)述(shu)。

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