多功能充电器电路

多功能充电器电路
多功能充电器电路

本文介绍的充电器利用老式简易充电器和废弃节能灯改制，可对电池先行放电到1V时自动转为充电，能消除电池的记忆效应；充电电流有1 OOmA、200mA、300mA三挡可调；充满电后能自动转为涓流充电等等功能，因而受到了爱好者的欢迎，被认为是该期读者最受欢迎的稿件（见2004年第5期幸运读者问卷统计结果）。充电器使用至今已正常工作了两年多。

但使用中也发现了一些问题：



1、充电器的温度比较高。充电器是在冬天制作的，温度感觉不高。但到了夏天，充电器只能同时对3只电池进行小电流（100mA）连续充电，若是同时对4只电池或是采用200mA～300mA对2～3只电池充电，只能作1～2小时的短时间充电，否则温度将上升到70多度，容易烧坏充电器，充电器的输出功率也受到了限制。

2、输出的直流电压与计算出的电压相差比较大。

3、大电流充电时电压要下降，输出电压的特性比较软。笔者经实验探索，已找到了降低温度、提高输出功率和稳定输出电压的方法。

　一、重新设计充电器电路

为了分析方便，先简单介绍充电器的工作原理。参看下图，TL431（1C1）的阴极K与控制极R相联，组成2.5V基准稳压源。四运放LM324（IC2）作为比较器，从2.5V基准稳压源经电阻R22、R23分压后送到比较器的反相端作为基准电压。电池的电压则送到比较器的同相端。开始充电时，电池电压低于反相端的电压，比较器输出低电平，红色LED2指示灯导通发光，指示正在充电，同时使三极管Q4（8550）导通，电源经三极管、限流电阻R29和隔离二极管D10向电池充电。电池在充电中，其电压逐步升高，当上升到略超过比较器反相端的电压时，比较器翻转，其1脚输出高电平，红色指示灯熄灭，三极管Q4截止，电源停止充电。1脚输出的高电平经R27使Q5导通，绿色LED指示灯发光。但充充停止后，电池的电压会略有下降，于是IC2的1脚又由输出高电平转为低电平，电源再次对电池充电，电池的电压略上升时，比较器又再次翻转输出高电平，电源停止对电池充电。如此循环下去，就形成了对电池的脉冲充电，充电电流逐渐减小，红灯亮度减弱，绿灯的亮度则逐渐增加，最终充电电流减小到涓流（数毫安到十几毫安）的充电状态。由此可知，最高充电电压是由反相端的基准电压来决定的，改变R23的大小就可以调整充电的最高电压。电压选高了会造成过充电，选低了，电池就不能充足电。笔者测试了多种容量的镍氢电池，发现多数电池充电时的最高电压只能达到1.43V左右。笔者即选取此值作为最高电压，分压电阻R22取10k，则R23=1.43×R22／（2.5-1.43）=13.36k。

　也可用一个可变电阻代替R23，用准确的数字万用表（因指针式万用表内阻低，不能使用）测量IC2反相端的电压，调可变电阻使电压等于1.43V，再测量出可变电阻的阻值。用相同阻值的电阻代替。为了减小充电器的功率的损耗，应尽量降低充电器输出的电压。充电器的输出电压由图2的IC3（TL431）来决定。因TL431最低的稳定电压是2.5V，加上光电耦合器内发光二极管的电压降，充电器的最低输出电压只有2.8V多，因此把充电电流为100mA时的电源电压设定为2.9V。减去电池的1.2V电压和控制三极管的0.2V电压降。分配在限流电阻和隔离二极管上的电压是2.9-1.2-0.2=1.5V。二极管仍采用普通4007整流二极管，电压降取0.76V， 则电阻上的电压降为1.5-0.76=0.74V，通过100mA电流时的电阻值就是7.4 Ω。第二挡充电电流200mA. 电源电压等于1.2+0.2+0.76+0.2×7.4=3.64V。第三挡充电电流300mA，电源电压应为1.2+0.2+0.76+0.3×7.4=4.38V。（以上的计算中，均假定二极管和三极管的电压降不变，为0.76V和0.2V）。电源输出的不同电压是通过开关K1选取电阻R12、R13、R14来实现。电阻愈小，输出电压愈高。第一挡输出电压V等于2.9V，因LM324的输入电阻很高，近似地略去输入电流，则R12=2.5×R10／（V-2.5）=2.5×2.2／（2.9-2.5）=13.75k。

　可近似取13.8k。式中的2.5是TL431的基准电压。同样可算出其它两挡的电阻等于4.8k、2.9k。这样的电阻并不好找。但因电池的充电电流要求并不很严格，三个电阻可选用相近阻值的电阻。　R12、R13、R14三个电阻也可用上述的方法用一个可变电阻接在IC3 TL431的控制极R和地之间，充电器直流输出端接上负载，调节可变电阻使输出电压达到预定值，测量出可变电阻的电阻，然后用相同阻值的固定电阻来代替。