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[图文]自制镍氢电池充电器       ★★★ 【字体:
自制镍氢电池充电器
作者:imefan    文章来源:葛中海    点击数:    更新时间:2008-9-10    

  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。
镍氢电池充电器电路图 

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R2<<R16,所以输入IC1-4的12脚电压基本上略低于电池电压,
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

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