2022年自制充电器用LM .pdf

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1、本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1。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、 。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

3、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) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - (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

4、 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 R2 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

5、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+

6、， 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

7、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；

8、VD5点亮 ( 饱和指示，小电流充电 ) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 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

9、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

10、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。LM393 构成的高性价比镍镉电池充电器时间： 2008-05-27 23:06:02 LM393 构成的高性价比镍镉电池充电器如图所示，它具有以下特点：(1)恒流充电穿插大电流放电，恒流充电电流约300mA ，放电电流随着电池电压的升高而加大，电池接近充满时放电电流达400mA。充电 1.5 秒、放电 0.5 秒，间隔进行。大电流充电结束后，约有5mA 涓流充电。(2)电池电压的检测是在放电时进行的，

11、因为充电时的电压总是高于放电时的电压，如在充电时检测与电池实际工作状态有误差，在放电时检测更可反映出电池的容量。(3)充电电池可以是1 至 4 节，对于500mAh 镍镉电池，充电时间约2 小时，能满足一般需要。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -