经济实用的手电筒充电延寿电路

　　现在广泛使用LED充电手电筒，大都采用简单的电容降压式充电方式，存在电压高、冲击电流大和充电不能自停的缺陷。由于充电不易把握，极易造成过充电，蓄电池电解液干涸而过早夭折。

　　通过多次试验和改进，采用电压检测、过零触发和可控硅控制等电路，克服了电容降压充电冲击电流大、易损坏元件的缺点。该电路能实现充满自停和涓流充电功能，从而避免电池过早夭折，延长了电池使用寿命，减少了资源浪费和铅污染，具有可靠性强、成本低、实用性强等优点。

　　一、工作原理
　　
　　如下图所示，在原电路的基础上增加由三极管T1组成电压检测电路和T2组成的过零检测电路，利用可控硅作为电子开关，去控制充电电路的通断。其中，LED为充电指示灯，DW作为电压检测，D5为隔离二极管，防止电路的自放电。

　　1、正常充电
　　
　　当待充电池电压低于设定电压4.7V时（大多数LED手电筒采用2节蓄电池供电，故充电终止电压设定在4.7V），此时，稳压管DW截止，T1因无基极偏压而截止。在交流电过零后起始部分，过零检测-极管T2因基极偏压低而截止；由于R4的偏压，可控硅得到触发电压而导通，给电池正常充电。

　　2、充满自停
　　
　　当待充电池电压上升到设定电压4.7V时，稳压管DW导通，三极管T1导通，将可控硅的控制极电位下拉到0V，可控硅因无触发电压而截止，关断了充电电路，实现了充电自停。当然，在实际中，电池静置一会后电压会有所降低，所以可控硅又会导通（若此时交流电压瞬时值在200V以上，会有很大冲击电流，正因为有T2组成的过零触发，才避开了冲击大电流），电压上升到设定后又会关断。这样周而复始，充电指示灯闪烁，表示接近充满。随着电压的继续上升，导通时间变短，指示灯闪烁变慢，最后接近熄灭，表示充满。这种间歇脉动充电方式更有利用于充足和延长电池使用寿命。

　　二、元件选择与调试
　　
　　印制板如下图所示。

　　1、单向可控硅的耐压值应大于400V，可选用100-6或BT169。

　　2、稳压二极管要根据充电终止电压来选择，考虑到电路的自放电电流要小，可以改变R7的阻值来实现。

　　3、只要根据电池充电终了电压选择合适参数的稳压二极管，就可以改用为6V或12V的蓄电池充电，灵活性强。

　　阅完前文后，感觉文中有不对之处，商议如下：主要有二：1．在充满自停部分原理中，有这样一段“当待充电池电压上升到设定值…三极管T1导通，将可控硅G极电位下拉到0V，可控硅因无触发电压而截止…实现了充电自停。”由原作者提供的电路图可知，使用的是单向可控硅。单向可控硅在正向触发导通后，控制极如果不加负电压（即从正过零到负）可控硅是不能关断的。这可用万用表Rxl挡来验证。（原作者提供的型号MCR-6，脚号是：字面对自己，从左至右，分别为K、G、A）红笔接K极，黑笔同时接A、G极，此时表针有偏转（指机械表），保持黑笔与A极接触的同时，缓慢移动黑表笔使之脱离G极（让G极触发电压为零），会发现表针偏转不变，即可控硅仍维持导通，并未截止。这是笔者对充电自停存在疑惑的地方。2还是在充满自停部分有这样一段叙述“若此时交流电压瞬时值在200V以上会有很大冲击电流，正因为有T2组成的过零触发才避免了冲击大电流”。这段话着实让人雾里看花。从原作者提供的电路图可知，D1～D4四只二极管组成的是桥式整流电路，得到的应该是脉动直流电（波形图见下图）。由于不再是交流电，因此T2作为交流电过零检测，让人无法理解。用“过零触发”是怎样使电池避免大电流冲击的？

　　笔者拙见是：由于电路是利用电容Cl的窖抗进行限流（降压）的。在充电停止（主负载断开）后，整流后的脉动直流电的瞬时值将大干200V，在再突然接通充电回路的瞬间，对电池会形成大电流冲击。要避免这种冲击，比较简单的方法是在充电回路中串入大电感或采取分流措施。

作者 武汉 王绍华