2022年自制镍氢电池充电器电路图 .pdf

自制镍氢电池充电器电路图文介绍的自制充电器用LM324 的 4 个运算放大器作为比较器，用 TL431 设置电压基准，用 S8550 作为调整管，把输入电压降压，对电池进行充电，其原理电路见图。其特点是电路简单、工作可靠、无需调整、元器件容易购买等，下面分几个部分进行介绍。1.基准电压Vref 形成外接电源经插座X、二极管VD1 后由电容C1 滤波。 VD1 起保护作用，防止外接电源极性反接时损坏TL431 。R3、R4、R5 和 TL431 组成基准电压Vref，根据图中参数Vref= 2.5(100+820) 820=2.80(v) ，这个数据主要是针对镍氢充电电池而设计(单节镍氢充电电池充满后电压约为1.40V) 。2.大电流充电(1)工作原理接入电源，电源指示灯LED(VD2) 点亮。装入电池(参考图片，实际上是用导线引出到电池盒，电池装在电池盒中)，当电池电压低于Vref 时， IC1-1 输出低电平， VT1 导通，输出大电流给电池充电。此时，VT1处于放大状态-这是因为电池电压和-VD4压降的和约为3.2V( 假设开始充电时电池电压约为2.5V) ，而经 VD1 后的电压大约5.OV，所以， VT1 的发射极集电极压差远大于0.2V，当充电电流为300mA 时， VT1 发热比较严重，所以最好用PT=625mW 的 S8550，或者适当增大基极电阻以减小充电电流(注： 由于 LM324 低电平驱动能力较小，实测IC1-2，IC1-4 输出低电平并不是0V，而是约为0.8V) 。(2)充电的指示首先看 IC1-3 的工作情况：其同相端1O 脚通过 R13 接 Vref,R14 接成正反馈，反相端9脚外接电容，并有一负反馈通路，所以，它实际上构成了滞回比较器。刚开始时C2 上端没有电压，则IC1-3 输出高电平。这个高电平有两个放电通路，一个通路是通过R14 反馈到10 脚，另一通路是经电阻R15 对电容 C2 充电，当充电的电压高于10 脚电压 V+ 时，比较器翻转输出低电平；与此同时，由于R14 的反馈作用，10 脚电压立即下跳到V-，这时，电容 C2 通过电阻R15 放电，当放电的电压小于10 脚电压 V-时，比较器再次翻转输出高电平，由于 R14 的反馈作用， 10 脚电压立即上跳到V+，此后电路一直重复上述过程，因此，IC1-3的输出为频率固定的方波信号。其次看 IC1-4 的工作情况： 电池电压经R2、 R16 分压，接 IC1-4 的 12 脚， 因为 R2R16，所以输入IC1-4 的 12 脚电压基本上略低于电池电压，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 显然它更低于其l3 脚电压因此， IC1-4 输出稳定的低电平。结合上面的讨论，我们可以看出， 加在 R12 和 VD 3 通路一端为频率固定的方波电压，另一端为稳定的低电平，因此，发光二极管VD3 会周期性点亮，给人一闪一闪的感觉。最后看 IC1-1 的工作情况：当IC1-2 输出低电平时，显然IC1-1 的 3脚为低电平，而其2 脚通过 R1 接 Vref 所以， IC1-1 也输出低电平。结合上面的讨论，我们可以看出，R11 和VD5 两端电压差为零，因此，VD5( 饱和指示 )不能点亮 ! 另外， 由于 IC1-1 输出低电平， 无论 IC1-3 的 9 脚电压如何变化(电容充、 放电在该脚形成三角波电压 )都不会受 IC1-1 输出的影响因为 IC1-3 的 9 脚电压 (要么高到 V+ ， 要么低到 V-)始终高于IC1-1 的输出， VD6 反偏截止 !所以， 这种状态下， 三只指示灯的工作情况分别为： VD2 点亮，指示电源正常；VD3 闪烁，指示电池充电正常；VD5 不亮。3.小电流充电当充电一段时间后，电池电压慢慢上升到接近Vref 时，IC1-2 输出电压慢慢上升，于是，流过 R7 的电流慢慢减小，即流经VT1 基极的电流慢慢减小，因此VT1 输出的电流也会慢慢减小，但电池电压还会持续不断地缓慢上升，当电池电压几乎等于Vref 时，IC1-2 会输出较高电压，这时IC1-1 的 3 脚电压高于2.8OV (反相端 2 脚的输入端电压)， 比较器翻转输出高电平。该电压有两个作用：一方面会使VD5 正偏导通被点亮(此时， IC1-4 输出还是低电平 )，指示充电饱和；另一方面VD6 也正偏导通，而R17 很小，实际上是强制C2 上端为高电平，所以IC1-3 的 9 脚电压高于10 脚电压， IC1-3 被强迫输出低电平，VD3 因无正偏压而熄灭。虽然， 从外在的表现看充电灯熄灭，饱和灯点亮在某一时刻瞬间转换完成，但是实际上充电过程却是逐渐过渡的：当电池电压远低于Vref 时持续大电流充电，当电池电压接近于时充电电流慢慢减小，直至逐渐充电趋近零即使饱和灯点亮时，小电流充电仍在继续!所以这种状态下，三只指示灯的工作情况分别为：VD2 点亮，指示电源正常；VD3 不亮；VD5 点亮 (饱和指示，小电流充电)。4.IC1-4 的用途从上面2、3 内容的分析中可以看出，无论电路是大电流或小电流充电，IC1-4 的输出一直是“低电平” ，好像它没有什么作用似的，还不如直接把VD3、VD5 负极接“地”?刚开始设计时，确实没有考虑用IC1-4 ，把 VD3、VD5 的负极直接接地。然而，当制作好后通电工作时发现一个问题：当不装电池通电时，饱和指示灯VD5 点亮显然不合适!因为，没装电池时 VT1 处于微导通状态，IC 1-2 的 5 脚电压高于，IC12 输出高电平，于是IC1-2也输出高电平，VD5 点亮。若在原理图中接入IC1-4 ，没装电池时VT1 处于微导通状态，IC1-4 的 1 2 脚电压也会高于，因此， IC1-4 输出高电平，这样VD5 就不能点亮。需要说明一点，外接输入电压不能太高，也不能太低。输入电压太高，大电流充电时调整管发热严重； 另一方面， IC1-2 输出高电平的时间会因为电源电压较高而提前超过Vref( 设名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 定值 )，这样就会给我们一个错觉，电池很快就充满了!实际上并非如此。输入电压太低也不好，同上面的分析一样，IC1-2 输出高电平的时间会因为电源电压较低而迟后，更有甚者，也可能永远达不到充电指示灯一直闪烁，但大电流充电过程早已结束。所以， 外接电压太高或太低，充电和饱和指示的状态是不准确的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -