【鎳氫電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)器】鎳氫電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)器電(dian)(dian)路圖 鎳氫電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)器(qi)原理圖分(fen)析

自制鎳氫電(dian)池充電(dian)器電(dian)路圖

文介紹的自制充電器用LM324的4個運算放大器作為比較器，用(yong)TL431設置(zhi)電(dian)壓基準，用S8550作為調整(zheng)管，把輸入電(dian)壓降壓，對(dui)電(dian)池進行(xing)充電(dian)，其(qi)原(yuan)理(li)電(dian)路(lu)見圖。其(qi)特(te)點(dian)是(shi)電(dian)路(lu)簡單、工作可靠、無需調整(zheng)、元器件容易購買等，下面(mian)分(fen)幾個部分(fen)進行(xing)介紹。

1、基準電壓Vref形成

外接電源經插座X、二極管(guan)VD1后由電(dian)容C1濾波。VD1起保護作用，防(fang)止外接電源極性反接時損壞TL431。R3、R4、R5和(he)TL431組成基準(zhun)電壓Vref，根據圖中(zhong)參(can)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(shi)，IC1-1輸出(chu)低電(dian)平，VT1導(dao)通，輸出大(da)電流(liu)給電池充電。此時(shi)，VT1處于放大狀態(tai)-這是因為電池電壓(ya)和-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(dian)壓大約(yue)5.OV，所以，VT1的發射極－集(ji)電極壓差遠(yuan)大于(yu)0.2V，當(dang)充電電流為300mA時(shi)，VT1發熱比(bi)較(jiao)嚴重，所以最好用PT=625mW的S8550，或(huo)者適(shi)當增大基極電阻(zu)以減(jian)小充電電流(liu)（注：由于LM324低電平(ping)驅動能(neng)力較小，實(shi)測IC1-2，IC1-4輸(shu)出低電平并不是0V，而(er)是約為0.8V）。

（2）充電的指示

首先看IC1-3的工作情況(kuang)：其(qi)同相(xiang)端1O腳通過R13接Vref,R14接成正(zheng)反饋，反相端9腳外(wai)接電容，并有一負反饋通路，所(suo)以，它實際(ji)上構成(cheng)了滯回比較(jiao)器。剛開始時C2上端沒(mei)有電壓，則IC1-3輸出高電(dian)(dian)平。這個(ge)高電(dian)(dian)平有兩個(ge)放電(dian)(dian)通路，一個(ge)通路是通過R14反饋到(dao)10腳，另一(yi)通路是經電阻R15對電容(rong)C2充電(dian)，當充電(dian)的(de)電(dian)壓高于10腳電壓V+時，比較(jiao)器翻轉輸出低電平；與(yu)此同時，由于R14的反(fan)饋作用，10腳電(dian)壓立即下跳到V-，這時(shi)，電容C2通過電阻R15放電，當放電的(de)電壓小于10腳(jiao)電壓V-時(shi)，比較器再次(ci)翻(fan)轉輸出高(gao)電平，由(you)于R14的反饋作(zuo)用，10腳電壓立(li)即上跳到V+，此后電路一直重復上(shang)述過程，因此，IC1-3的輸出為頻率(lv)固(gu)定的方波(bo)信號。

其次看IC1-4的工(gong)作情況(kuang)：電池電壓(ya)經R2、R16分壓，接IC1-4的12腳(jiao)，因為(wei)R2<，所以輸入(ru)IC1-4的12腳電壓(ya)基本上(shang)略低于電池電壓(ya)，

顯然它更低于其l3腳電壓因此，IC1-4輸出穩(wen)定的低電平。結(jie)合上面(mian)的討論，我們可以看出，加在(zai)R12和VD 3通路一(yi)端為頻率固定(ding)的(de)方波電(dian)壓，另(ling)一(yi)端為穩定(ding)的(de)低電(dian)平，因此，發光二(er)極管VD3會周期性點亮(liang)，給人一(yi)閃一(yi)閃的感覺(jue)。

最后看IC1-1的(de)工(gong)作情況(kuang)：當IC1-2輸出低電平時，顯然IC1-1的(de)3腳為低電平(ping)，而其2腳通過R1接Vref所以，IC1-1也輸出低(di)電平。結合上面的(de)討論，我們可以看出，R11和VD5兩端(duan)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(lun)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(wei)IC1-3的9腳電壓（要么高到V+，要(yao)么(me)低(di)到V-）始終高于IC1-1的輸出，VD6反偏截止!所以，這種狀態(tai)下，三(san)只指(zhi)示燈的(de)工作情況分別為：VD2點亮，指示電源正常；VD3閃爍，指(zhi)示電(dian)池(chi)充電(dian)正常；VD5不亮(liang)。

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輸出電壓慢慢上升，于(yu)是，流過R7的電流慢慢減小(xiao)，即流經(jing)VT1基(ji)極的電流(liu)慢(man)慢(man)減小(xiao)，因此VT1輸(shu)出(chu)的電流也會慢(man)(man)慢(man)(man)減小，但電池電壓還會持續不斷地緩慢(man)(man)上(shang)升(sheng)，當電池電壓幾(ji)乎等(deng)于Vref時，IC1-2會輸出較高電壓(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(ye)正偏導通，而(er)R17很小(xiao)，實際上是強制C2上端為高電平，所(suo)以IC1-3的9腳電壓高于10腳電壓(ya)，IC1-3被強迫輸出低電(dian)平，VD3因(yin)無正(zheng)偏壓而(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時持續大電(dian)流充電(dian)，當電(dian)池電(dian)壓接(jie)近(jin)于時充電(dian)電(dian)流慢慢減小(xiao)，直至逐漸充電(dian)趨近(jin)零——即使飽和燈點亮(liang)時(shi)，小電(dian)流充電(dian)仍在繼續!所以(yi)這種狀態下(xia)，三(san)只指示燈的工作(zuo)情(qing)況分別為：VD2點亮，指示(shi)電源正常(chang)；VD3不亮；VD5點亮（飽和指示，小電(dian)流充電(dian)）。

4、IC1-4的用途

從上面2、3內容的分析中可以(yi)看出，無論電(dian)(dian)路是大電(dian)(dian)流或小電(dian)(dian)流充電(dian)(dian)，IC1-4的輸出一(yi)直(zhi)是(shi)“低電平”，好像它沒(mei)有什么作用似的，還不如直接把(ba)VD3、VD5負極接“地(di)”？剛開始設計時，確(que)實(shi)沒(mei)有考慮用IC1-4，把VD3、VD5的負極(ji)直接(jie)接(jie)地。然而，當制作好后通電工作時(shi)發現(xian)一個(ge)問題：當不裝(zhuang)電池通電時(shi)，飽(bao)和指示(shi)燈VD5點亮—顯然不合適！因(yin)為，沒裝電(dian)池(chi)時VT1處于微導通狀(zhuang)態，IC 1-2的5腳電(dian)壓(ya)高于，IC1—2輸出高電(dian)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(mei)裝(zhuang)電池時VT1處(chu)于微導通(tong)狀態，IC1-4的1 2腳電壓也會高于，因此，IC1-4輸出高(gao)電(dian)平，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輸出高電平的時間會因為電源(yuan)電壓較高而提前(qian)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)非如此。輸(shu)入電壓太低也不好，同上面的分(fen)析一樣(yang)，IC1-2輸(shu)出高電(dian)(dian)(dian)(dian)平的時間會因為電(dian)(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)較(jiao)低而遲后，更有甚者，也可能永遠達不(bu)(bu)到充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)指(zhi)示燈(deng)一直閃爍，但大電(dian)(dian)(dian)(dian)流充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)程早已(yi)結束。所以，外接(jie)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)太(tai)高或太(tai)低，充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)飽和(he)指(zhi)示的狀態是不(bu)(bu)準確的。

變壓器提(ti)供3-6V的交流電(dian)(dian)壓，經過4個二極管(guan)組(zu)成的橋式整流電(dian)(dian)路得到脈沖直流電(dian)(dian)，再經過C1的濾波就(jiu)基(ji)本是平滑的直流電(dian)(dian)了。LED1和(he)R1組(zu)成電(dian)(dian)源顯示。

開機啟動過(guo)(guo)程：電流經(jing)過(guo)(guo)T1的(de)(de)BE結(jie)，經(jing)過(guo)(guo)LED2，R2，R3，對C2充電，以(yi)及由(you)T3BE結(jie)和(he)R5R7組成的(de)(de)并(bing)聯回(hui)路，由(you)于C2在(zai)通電以(yi)前內部沒有電荷，所(suo)以(yi)流過(guo)(guo)T1BE結(jie)的(de)(de)電流經(jing)過(guo)(guo)放大后，就有直(zhi)流電壓輸(shu)出(chu)到(dao)T1的(de)(de)集(ji)電極，這(zhe)個時候(hou)電流分3個回(hui)路：

1、流過R4給T2提供偏流，以達到讓(rang)T1繼續(xu)維持(chi)導通

2、流過R1和(he)RP組成的分壓電路(lu)。R6和(he)RP的作(zuo)用(yong)就(jiu)是組成電壓檢測線(xian)路(lu)，

3、給電池充電

這個(ge)電路又個(ge)自動保護，一個(ge)是(shi)(shi)充電電壓自動控(kong)制。還有一個(ge)是(shi)(shi)充電電流(liu)自動控(kong)制。

電(dian)壓自動控(kong)制由R6，RP，C3，D1，T3組(zu)成。當(dang)R6和RP的分壓電(dian)壓超過D1和T3 BE結的壓降(jiang)1。4V以后，T3基極(ji)得到電(dian)流，使T3集(ji)電(dian)極(ji)電(dian)壓下降(jiang)，促使T2濟濟電(dian)流也下降(jiang)，然后是T1基極(ji)電(dian)流也下降(jiang)，最(zui)后是輸出電(dian)壓也下降(jiang)。

電流(liu)控制原理(li)和電壓控制一樣，不(bu)過(guo)采(cai)樣元件是R7而(er)已，這(zhe)里不(bu)重復敘述(shu)。

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