新颖３５Ｗ高频高效充电机

　　众所周知，使用高频逆变方式制作电源系统(含充电机)具有体积小、效率高的特点。通常小功率逆变电路多采用反激式工作方式，即主开关管导通时，变压器次级不输出电流，能量积蓄在初级线圈中;主开关管截止时，初级能量感应到次级并输出。在此期间，主开关管将承受供电电源2倍以上的工作电压，故一般220V市电逆变电源，开关管耐压应在750V以上。本充电机由于采用独特思路，将市电整流后的300V直流电压巧妙转变为150V供电电压，使价格较低的中低压开关管也能顺利工作在220VAC电源中(本例使用400V、10A、0.7Ω的K1101型场效应管)，同时本机充电管理采用断电检测、多路分挡精密控制方式，从而使得本机具有制作成本低、充电方式合理、应用范围广的特点。

　　工作原理

　　电路见图1，波形示意见图2。市电由A、B点进入。正半周时，经D3、D4半波整流，D8、D10截止，C10、D9、C11串联滤波储能而分别承担150V左右电压;负半周时，D9截止，C10、D8、C11、D10处于并联供电状态。

　　IC1(SG3842)为常用小功率反激式集成电源控制芯片，工作电压为16～34V(启动后为11～34V)。{7}脚为供电端。{8}脚为精密5V基准电源，具有对外输出50mA电流的能力。{6}脚为输出端，驱动电流峰值达1A，适用于推动场效应开关管。{4}脚与外接元件R4、C4构成振荡电路，本机设定为30kHz。{3}脚为电流控制端，其电压高于1.1V时，将关闭{6}脚输出，由于动作极快(<50ns)，因而可逐个关闭输出脉冲。{2}脚为采样电压比较输入端，此脚电位高于2.5V时，输出关闭。{1}脚为补偿控制端，此脚电位钳位在1.4V以下时，输出亦被禁止。

　　D4、R3、LED1、R7、D6、C5和IC1{3}脚构成正半周检控电路，当IC1{3}脚达到1.1V时，IC1关闭输出。C1和D2、C2、R2、C3构成正半周供电电路。负半周时通过D1使C1放电，为下次正半周再次向C2、C3充电作准备。

　　负半周时A点为低电位，C点因D4反偏亦处于低电位，IC1{3}脚亦为低电位。此时，{6}脚输出约30kHz高频脉冲驱动VT，初级电流从X点呈线性由小到大流经L1、VT、R14、D6到Y点。VT工作时XY点电压低于150V，VT的D、S间所承受的工作电压约为300V(2倍VXY)。正半周时，由D4、R3、LED1、R7、D6、C5和IC1{3}脚构成电压检测电路，{3}脚电位达到1.1V时，IC1关闭输出。此时，由于主开关管VT停止振荡，故VTDS只承受XY间的150～300V脉动直流电压。

　　此设计可大大减低主开关管VT的击穿电压，亦是本机区别于传统电路的特点之一。本机对输出功率的控制是通过改变与IC1{3}脚并联的检流电阻的阻值来实现的。为提高可调功率范围和降低检流电阻功耗，在R14下面串联D6，利用其正向压降来抬高电位。VR控制着E点电位的高低，亦即间接控制了初级电流的大小。当触点向上移时，分压增大，E点电位降低，初级电流(输出功率)减小;反之，初级电流增大。VT导通时，L2同名端(下端)为正，整流管D11反向截止，无输出电流，能量存于电感L1(变压器初级)中。VT截止时，L1磁场换向，L1、L2同名端均变为负极，D11导通，输出电流经C12、C13滤波后向外提供。

　　RX1～RX6、R0、IC3(TL431)、PC1、R18、DW2、R16、R17组成分挡电压检测电路，当C12端电压上升，使IC3的检测点F达到2.5V时，IC3导通PC1次级亦导通。此时，当处于负半周时，由于{6}脚不断输出高频脉冲，经R9、D7给C7充电，C7、R10时间常数远大于高频脉冲间隔，故IC2控制极在整个负半周均高于2.5V，IC2是导通状态，其导通压降为2V，{2}脚亦被钳位于2V以下，这样IC1{6}脚将保持输出工作状态。待到正半周时，{6}脚停止输出高频脉冲，经C7、R10时间常数后IC2截止。如此时外接充电电池端电压未达设定值，IC3、PC1不导通，整个系统保持在市电的负半周充电，正半周断电检测状态。如充电电池电压达到设定值，IC3、PC1均导通，IC1{8}脚5V电压经R5、PC1到达C6，在C6、R6一个时间常数(本电路为1s)内，IC1{2}脚处于高压状态，IC1关闭输出，即本机停止向蓄电池充电。待C6端电压下降到2.5V以下时，IC1重新启动，充电并检测、控制。这样M、N点电压始终保持在设定值上，既不会过充，又能随时得到补充，呈满电状态。

　　R19、DW3、PC2为输出过压保护电路，当分挡开关接触不良(如通电压后再拔动分挡开关)或IC3检测系统出现故障时，M、N端电压上升到20V左右，PC2导通，IC1{1}脚被箝位于1V以下，IC1{6}脚关闭输出，从而使本机不被损坏(反激逆变电路的一个特点是：初级不能开路，否则因能量无法释放而将损坏初级部分)。

　　本机在制作与使用中，分挡开关只能有一位处于接通位置，既不能多也不能少。如所充电池标称电压不在本机电路所设定的数值上，读者可自行调整任一挡的RX1～RX6值(用RX表示)，其值可由下式推算：V=2.5(1+RX/R0)例如：8节9.6V镍氢电池组，RX按公式计算值为××k，即将本图第六挡的RX6取下换上××k即可。

　　保险丝FUSE主要用于电池不小心接反时得到保护，D11、D5、C8、R11为L1的反峰吸收电路。LED2指示充电状态，闪亮频率较低或熄灭时表示基本充满。由本机工作原理可知，所接电池组既可快速充电，又能充满自停，长期在线浮充。

　　元件选择要点

　　D1～D4可选1N4007。D5～D10为高速整流管。D11为20A/200V肖特基管。高频变压器可用EC28磁芯，初级90匝，次级12匝。IC1也可用UC3842等。VT选用耐压高于400V、电流大于6A、导通电阻小于1Ω的N型场效应管，如840等。

　　本机在设计中已考虑到锂离子蓄电池与镍氢、镍镉和铅酸蓄电池的个性与共性，分设3.6V、7.2V、10.8V、14.4V、6V、12V六挡标称电池组拨动开关，可对上述中小电池组进行快速、高效的傻瓜式充电。