鎳氫電池充電器制作

鎳氫電池充電器原理圖:由LM324組成，用TL431設(shè)置電壓基準，用S8550作為調(diào)整管，把輸入電壓降壓，對電池進電行充電，電路圖如下：

1.基準電壓Vref形成外接電源經(jīng)插座X、二極管VD1后由電容C1濾波。VD1起保護用途，防止外接電源極性反接時損壞TL431。R3、R4、R5和TL431組成基準電壓Vref，根據(jù)圖中參數(shù)Vref=2.5×(100+820)／820=2.80(v)，這個數(shù)據(jù)重要是針對鎳氫充電電池而設(shè)計(單節(jié)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(dǎo)線引出到電池盒，電池裝在電池盒中)，當(dāng)電池電壓低于Vref時，IC1-1輸出低電平，VT1導(dǎo)通，輸出大電流給電池充電。此時，VT1處于放大狀態(tài)-這是因為電池電壓和-VD4壓降的和約為3.2V(假設(shè)開始充電時電池電壓約為2.5V)，而經(jīng)VD1后的電壓大約5.OV，所以，VT1的發(fā)射極－集電極壓差遠大于0.2V，當(dāng)充電電流為300mA時，VT1發(fā)熱比較嚴重，所以最好用pT=625mW的S8550，或者適當(dāng)增大基極電阻以減小充電電流(注：由于LM324低電平驅(qū)動能力較小，實測IC1-2，IC1-4輸出低電平并不是0V，而是約為0.8V)。(2)充電的指示首先看IC1-3的工作情況：其同相端1O腳通過R13接Vref,R14接成正反饋，反相端9腳外接電容，并有一負反饋通路，所以，它實際上構(gòu)成了滯回比較器。剛開始時C2上端沒有電壓，則IC1-3輸出高電平。這個高電平有兩個放電通路，一個通路是通過R14反饋到10腳，另一通路是經(jīng)電阻R15對電容C2充電，當(dāng)充電的電壓高于10腳電壓V+時，比較器翻轉(zhuǎn)輸出低電平；與此同時，由于R14的反饋用途，10腳電壓立即下跳到V-，這時，電容C2通過電阻R15放電，當(dāng)放電的電壓小于10腳電壓V-時，比較器再次翻轉(zhuǎn)輸出高電平，由于R14的反饋用途，10腳電壓立即上跳到V+，此后電路一直重復(fù)上述過程，因此，IC1-3的輸出為頻率固定的方波信號。其次看IC1-4的工作情況：電池電壓經(jīng)R2、R16分壓，接IC1-4的12腳，因為R2<

3.小電流充電當(dāng)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，于是，流過R7的電流慢慢減小，即流經(jīng)VT1基極的電流慢慢減小，因此VT1輸出的電流也會慢慢減小，但電池電壓還會持續(xù)不斷地緩慢上升，當(dāng)電池電壓幾乎等于Vref時，IC1-2會輸出較高電壓，這時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(zhuǎn)輸出高電平。該電壓有兩個用途：一方面會使VD5正偏導(dǎo)通被點亮(此時，IC1-4輸出還是低電平)，指示充電飽和；另一方面VD6也正偏導(dǎo)通，而R17很小，實際上是強制C2上端為高電平，所以IC1-3的9腳電壓高于10腳電壓，IC1-3被強迫輸出低電平，VD3因無正偏壓而熄滅。雖然，從外在的表現(xiàn)看充電燈熄滅，飽和燈點亮在某一時刻瞬間轉(zhuǎn)換完成，但是實際上充電過程卻是逐漸過渡的：當(dāng)電池電壓遠低于Vref時持續(xù)大電流充電，當(dāng)電池電壓接近于時充電電流慢慢減小，直至逐漸充電趨近零——即使飽和燈點亮?xí)r，小電流充電仍在繼續(xù)!所以這種狀態(tài)下，三只指示燈的工作情況分別為：VD2點亮，指示電源正常；VD3不亮；VD5點亮(飽和指示，小電流充電)。

4.IC1-4的用途從上面2、3內(nèi)容的分析中可以看出，無論電路是大電流或小電流充電，IC1-4的輸出一直是“低電平”，好像它沒有什么用途似的，還不如直接把VD3、VD5負極接“地”?剛開始設(shè)計時，確實沒有考慮用IC1-4，把VD3、VD5的負極直接接地。然而，當(dāng)制作好后通電工作時發(fā)現(xiàn)一個問題：當(dāng)不裝電池通電時，飽和指示燈VD5點亮—顯然不合適!因為，沒裝電池時VT1處于微導(dǎo)通狀態(tài)，IC1-2的5腳電壓高于，IC1—2輸出高電平，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(dǎo)通狀態(tài)，IC1-4的12腳電壓也會高于，因此，IC1-4輸出高電平，這樣VD5就不能點亮。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(diào)整管發(fā)熱嚴重；另一方面，IC1-2輸出高電平的時間會因為電源電壓較高而提前超過Vref(設(shè)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。輸入電壓太低也不好，同上面的分析相同，IC1-2輸出高電平的時間會因為電源電壓較低而遲后，更加有甚者，也可能永遠達不到充電指示燈一直閃爍，但大電流充電過程早已結(jié)束。所以，外接電壓太高或太低，充電和飽和指示的狀態(tài)是不準確的