具有终止充电控制功能的恒流充电电路

　　目前，用两节充电电池供电的便携式产品很多，这种充电器的需要量极大。市售产品良莠不齐，有些充电器没有终止充电控制，电池往往由于过充而影响了使用寿命。
　　
　　为此特设计了一种恒流充电，具有终止充电控制，可充两节镍镉或镍氢电池的充电电路，供制作参考。
　　
　　充电器特点：恒流充电，充电电流可调节；可快速充各种尺寸的电池，可控制终止充电电压；有充电指示及充满指示；电路简单、制作容易。
　　
　　工作理原理
　　
　　充电器电路如下图所示。变压器T将市电降到10V，经VD3~ VD6整流及C1滤波后可获得12V左右的直流电压。由7805及R1组成恒流源电路，电压检测器由AN051A、VT及继电器J等组成终止充电控制电路，LED1作充电指示，LED2作充电终止指示。

　　1．恒流源
　　
　　由于7805组成的恒流源如下图所示。R1为确定恒流电流lo的电阻，RL为负载电阻。输出的恒流电阻I。
　　
　　与IR及IG有关，IR=5V/R1，IG为7805的地电流，IG≈5mA。IO=IR+IG，则Io=5V/R1+5mA在恒流源用于充电器时，因充电电流IR IG，IG可忽略，即10=5V/R。当需要的电充电电流已知时，可按此公式计算出R1。例如，要求Io=250mA．则R1取20Ω。若要求输出电流可在250～500mA内调节，可接10Ω电位器及10Ω固定电阻作为R1。

　　
　　7805的输入电压VIN要根据下图来计算：充满电的电池电压加肖特基二极管(VD)的电压约3.4V．R1两端电压为5V，7805的压差为3V，则VIN约为11.4V。为考虑市电的电压变动，VIN可取12V。

　　2．电压检测器AN051A
　　
　　AN051A电压检测器是一种CMOS工艺制造的低功耗三端器件．最早用于电子钟、以防止电池电压过低而影响走时精度：后来大量用于单片机，当电源电压低于检测电压（VDET）时，输出低电平信号给单片机（复位信号）。
　　
　　该器件主要特点：无需其他电源供电，直接由被检测电压供电；低功耗，静态电流典型值1uA；检测电压最大允差±2.4%，典型值1%；有两种输出结构：CMOS互补结构输出及开漏结构输出（需外接上拉电阻），应用较灵活；检测电压1.1V~ 7V；检测电压分挡极细，约每隔lOOmV就有一个品种；器件内部比较器滞回电压典型值VHYS=O．05VDET。例如，检测电压VDEr=2.5V时，其滞回电压VHYS=2.5V×0.05=0.125V。
　　
　　AN051A的图符如上图所示。有T0-92及贴式片式SOT-89两种封装。这里建议采用T0-92封装的，其管脚排列如下图所示。VIN为被检测电压的输入端。
　　
　　VOUT为输出端：当被检测电压下降到检测电压VDE1以下时，输出接近于地的低电平；当被测电压从低于Vo-r电压上升并超过VDET+VHYS时，输出等于输入电压VIN的高电平。GND被检测电压及输出电压的公共端。

　　AN051A的输出特性如下图所示。

　　
　　内部电路由被检测电压VIN供电，所以VIN0.8V时，器件处于非灵敏区（不正常工作区）。当VIN在大于0.8V到VIN=VDET+VHYS范围，VOUT输出的都是低电平；当VINVDET+VHYS时，VOUT输出高电平（等于VIN）；若此时VIN电压下降，只要VINVDET，输出仍是高电平，只有VINVDET时，VOUT才由高电平跳变到低电平。
　　
　　充电器的工作原理是：接通电源开关K，7805组成的恒流源经过VD1向电池充电，LED1亮、表示电池在充电。
　　
　　当电池电压上升到充满电压（VIN=VDEr+VHYS）时，电压检测器输出高电平使VT导通，继电器J吸合，其常闭触头断开使恒流源的电源负端断开并终止充电，LED1灭，常开触头接通时使继电器自保（不管VT是否导通，继电器一直吸合）。继电器吸合时．LED2亮，表示电池充满。
　　
　　电路中设VD1的目的是充满电后，防止电池向LED1放电。为减小二极管压降，采用消特基二极管（其压降约0.4V）。
　　
　　AN051A的选择AN051A采用CMOS互补输出结构，选择检测电压VDEr22.8V的。充电过程中，其终止充电电压为VoEr+VHYs。
　　
　　当VDET=2.8V时，其VHYS=0.05×2.8V=0.14V，即终止充电电压为：2.8V+0.14V=2.94V。
　　
　　若此时不取出电池，电池电压大于VDET(2.8V)，AN051输出电压大于2.8V，它向VT提供基极电流，使电池通过AN051A向VT放电，造成电池电压下降。当电池的电压降到VDET(2.8V)时，AN051A输出低电平，、VT截止，此时电池电压为2.8V。以后，AN051A耗电为1uA。
　　
　　AN051A的电压检测精度典型值是±1%，最大的允差是±2.4%。
　　
　　若按±2.4%计算，电压检测器的最大、最小值是2.8V±0.067V，所以采用此电路可保证每节电池在充满时在1.4V左右。
　　
　　Rl的选择（充电电流选择）R1的阻值确定充电电流值。充电电流一般用1/2C～1C(C为充电率)若电池的容量为500mAh．则1C充电率的充电电流为500mA；若采用1/2C充电率，则充电电流为250mA，即1C=电池容量(mAh)/1小时。
　　
　　确定充电率后，可按R1=5V/Io来计算。例如，采用充电电流为500mA，则R1=10Ω。其耗散功率Po=0.52×10=2.5W，为防止长时间通电过热，选用5W的电阻较合适。
　　
　　使用注意事项

使用时应先接通交流电源，插入待充电电池，合上开关K。
　　
　　若电池安装正确，LED1（红）亮，表示开始充电。当电池未正确装入时先合上开关K，则电压检测器的输入电压大于VDEr+Vs，AN051A输出高电平，使继电器吸合，LED2（绿）亮，恒流源被切断。此时再装入电池也不会充电，必须断开关后再启动才能开始充电。充电完毕取出电池后应断开充电开关K以节约电能。