【鎳(nie)氫電池充電器(qi)】鎳(nie)氫電池充電器(qi)電路圖(tu) 鎳氫電池(chi)充電器原理圖(tu)分析(xi)

自制鎳氫(qing)電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)器電(dian)(dian)路圖

文介紹的自制充電器用LM324的4個運(yun)算放(fang)大(da)器(qi)作(zuo)為比較器(qi)，用TL431設(she)置電壓基準，用S8550作為(wei)調(diao)整(zheng)管(guan)，把輸(shu)入電壓降(jiang)壓，對電池進行(xing)(xing)充電，其原理電路見圖。其特點是(shi)電路簡單(dan)、工作可靠、無需調(diao)整(zheng)、元器件容易購買(mai)等，下面(mian)分幾個部分進行(xing)(xing)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(rong)C1濾(lv)波。VD1起保護(hu)作用，防止外接電源極性反接時損(sun)壞TL431。R3、R4、R5和TL431組成(cheng)基準電壓Vref，根據圖中參數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輸出低電平，VT1導(dao)通，輸(shu)出(chu)大電(dian)(dian)流給電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)。此時，VT1處(chu)于放大狀態-這是因為電池(chi)電壓(ya)和(he)-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(dian)壓大約5.OV，所以，VT1的發射極－集(ji)電極壓差遠(yuan)大(da)于0.2V，當充(chong)電電流為300mA時，VT1發熱比較嚴(yan)重(zhong)，所以最好用PT=625mW的S8550，或(huo)者適(shi)當(dang)增大(da)基極電阻以減小(xiao)充電電流（注：由于LM324低電平驅動能力較(jiao)小，實測(ce)IC1-2，IC1-4輸出低電平并不(bu)是0V，而是約為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(jiao)通(tong)過R13接Vref,R14接(jie)成正(zheng)反(fan)(fan)饋，反(fan)(fan)相端9腳外(wai)接電容，并有一負反饋通路，所(suo)以，它實(shi)際上構成了滯回比較器。剛開始時C2上端沒有電壓，則IC1-3輸出(chu)高(gao)電平。這個(ge)高(gao)電平有(you)兩個(ge)放電通路(lu)，一個(ge)通路(lu)是通過R14反饋到10腳，另(ling)一通路是經電阻R15對電容C2充電，當充電的電壓(ya)高于(yu)10腳(jiao)電壓V+時，比較器(qi)翻(fan)轉輸出低(di)電平(ping)；與此同時，由于R14的反饋(kui)作用，10腳(jiao)電壓立即下跳到V-，這時，電(dian)容C2通過電阻(zu)R15放(fang)電(dian)，當放(fang)電(dian)的(de)電(dian)壓(ya)小于10腳電壓V-時，比較器再次翻轉輸(shu)出高電(dian)平，由于(yu)R14的反饋作用，10腳電壓立即上跳(tiao)到V+，此后電路一直重復上述過程(cheng)，因此，IC1-3的輸(shu)出為頻率固定(ding)的方波(bo)信(xin)號。

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

顯然它更低于其l3腳(jiao)電壓因此，IC1-4輸出(chu)穩(wen)定(ding)的低電平。結合上面的討論，我們可以(yi)看出(chu)，加在R12和VD 3通路一(yi)(yi)端為頻(pin)率固定(ding)的方波電壓，另一(yi)(yi)端為穩定(ding)的低電平，因(yin)此(ci)，發光二極管VD3會周期性點亮，給人一(yi)閃一(yi)閃的感覺。

最后看IC1-1的(de)工作情況(kuang)：當IC1-2輸出低電(dian)平(ping)時，顯然IC1-1的3腳為低電(dian)平，而其2腳(jiao)通(tong)過R1接Vref所以，IC1-1也輸(shu)出(chu)低電平(ping)。結合上面的討(tao)論，我們可以看出(chu)，R11和VD5兩端(duan)電壓差(cha)為零，因此，VD5（飽和指示）不能點亮!

另外，由于IC1-1輸出低電平(ping)，無論IC1-3的9腳電(dian)壓(ya)如何(he)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—因為IC1-3的(de)9腳電壓（要么高到V+，要么低到(dao)V-）始終高于IC1-1的輸出，VD6反偏截止!所以，這(zhe)種狀態下，三只指(zhi)示燈的(de)工作情(qing)況分別為(wei)：VD2點(dian)亮(liang)，指示電源(yuan)正常(chang)；VD3閃爍(shuo)，指示電池充電正(zheng)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(dian)壓慢慢上升，于是，流過(guo)R7的(de)電流慢慢減(jian)小，即流經VT1基極的電流慢慢減小(xiao)，因此VT1輸出的電流也(ye)會慢慢減小(xiao)，但(dan)電池電壓(ya)還會持續不斷(duan)地緩(huan)慢上升，當電池電壓(ya)幾乎等于Vref時，IC1-2會輸(shu)出(chu)較高電壓，這時(shi)IC1-1的3腳電壓高于2.8OV（反相端2腳的輸入端電壓），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(tong)被點亮（此時，IC1-4輸出還(huan)是低電(dian)平），指示充電飽和；另一方面VD6也正偏導(dao)通，而R17很小，實際上(shang)是強制(zhi)C2上(shang)端(duan)為高電平，所以IC1-3的(de)9腳電壓高于10腳(jiao)電壓，IC1-3被強迫輸(shu)出(chu)低電平(ping)，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)持續大電流充(chong)電，當電池電壓接近于時(shi)充(chong)電電流慢慢減小(xiao)，直至逐漸充(chong)電趨近零(ling)——即(ji)使飽和燈點亮時(shi)，小電流充電仍在繼續!所以這(zhe)種狀(zhuang)態下，三(san)只指示燈的(de)工作(zuo)情況分(fen)別(bie)為：VD2點亮，指(zhi)示電源正常；VD3不亮；VD5點亮（飽和指(zhi)示，小電流(liu)充電）。

4、IC1-4的用途

從上面2、3內容(rong)的分析(xi)中可以看出，無論電(dian)路是大電(dian)流或(huo)小電(dian)流充電(dian)，IC1-4的(de)輸出(chu)一直是(shi)“低電平”，好像它沒(mei)有什么(me)作(zuo)用似的，還不如(ru)直接把VD3、VD5負(fu)極(ji)接“地”？剛開始設計時(shi)，確實(shi)沒有考慮用(yong)IC1-4，把VD3、VD5的(de)負極直接接地。然而，當(dang)制作好后通(tong)電(dian)工作時發現一個問題：當(dang)不裝(zhuang)電(dian)池(chi)通(tong)電(dian)時，飽和(he)指示(shi)燈(deng)VD5點亮—顯(xian)然不合適！因為，沒裝電池時VT1處于微(wei)導通狀(zhuang)態，IC 1-2的5腳(jiao)電(dian)壓高于，IC1—2輸出高電平(ping)，于是IC1-2也輸出高電平，VD5點亮。

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

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輸出高電平的(de)時間會因(yin)為電源電壓較(jiao)高而(er)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!實際上并非如此。輸入電壓太低也(ye)不好(hao)，同(tong)上面(mian)的分析一樣，IC1-2輸出高電(dian)(dian)平的(de)時間會因(yin)為電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓(ya)較(jiao)低(di)而遲后，更有甚(shen)者，也(ye)可能永遠達不(bu)到充(chong)電(dian)(dian)指(zhi)示燈一直閃(shan)爍，但大(da)電(dian)(dian)流充(chong)電(dian)(dian)過程早(zao)已結束。所以，外(wai)接電(dian)(dian)壓(ya)太(tai)高或太(tai)低(di)，充(chong)電(dian)(dian)和飽和指(zhi)示的(de)狀(zhuang)態(tai)是(shi)不(bu)準確(que)的(de)。

變壓(ya)器提(ti)供(gong)3-6V的(de)交流(liu)電(dian)壓(ya)，經過4個二極管(guan)組成(cheng)的(de)橋式整流(liu)電(dian)路(lu)得到脈沖直流(liu)電(dian)，再經過C1的(de)濾波就基本是平滑的(de)直流(liu)電(dian)了(le)。LED1和R1組成(cheng)電(dian)源(yuan)顯(xian)示。

開機啟(qi)動過(guo)程：電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)經過(guo)T1的BE結，經過(guo)LED2，R2，R3，對(dui)C2充電(dian)(dian)(dian)，以及(ji)由(you)T3BE結和(he)R5R7組成的并(bing)聯回(hui)路(lu)，由(you)于(yu)C2在通電(dian)(dian)(dian)以前內部沒有電(dian)(dian)(dian)荷，所(suo)以流(liu)(liu)(liu)過(guo)T1BE結的電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)經過(guo)放大(da)后，就有直流(liu)(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)輸(shu)出到T1的集電(dian)(dian)(dian)極，這(zhe)個(ge)時候電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)分(fen)3個(ge)回(hui)路(lu)：

1、流過R4給T2提(ti)供(gong)偏(pian)流，以(yi)達到讓T1繼續維持導通

2、流過(guo)R1和(he)RP組成(cheng)的分壓(ya)電路(lu)。R6和(he)RP的作用就是(shi)組成(cheng)電壓(ya)檢(jian)測(ce)線路(lu)，

3、給電池充電

這個(ge)(ge)電路(lu)又個(ge)(ge)自動(dong)保護(hu)，一(yi)個(ge)(ge)是充電電壓自動(dong)控制。還(huan)有一(yi)個(ge)(ge)是充電電流自動(dong)控制。

電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)自動控制由R6，RP，C3，D1，T3組成。當R6和RP的分壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)超過(guo)D1和T3 BE結(jie)的壓(ya)(ya)(ya)降(jiang)(jiang)1。4V以后(hou)(hou)，T3基極得到電(dian)(dian)流，使(shi)T3集電(dian)(dian)極電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)下降(jiang)(jiang)，促使(shi)T2濟濟電(dian)(dian)流也(ye)下降(jiang)(jiang)，然后(hou)(hou)是T1基極電(dian)(dian)流也(ye)下降(jiang)(jiang)，最后(hou)(hou)是輸出電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)也(ye)下降(jiang)(jiang)。

電流控(kong)制原理和電壓控(kong)制一(yi)樣(yang)，不過采樣(yang)元件是R7而已，這里不重復敘述。

鎳氫電池充電時間和充電方法>>