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可单节或多节充电的镍氢电池充电器的制作

作者:dolphin时间:2016-09-29

  市售的镍氢(NI-MH)电池充电器大多是以2节电池或者4节电池为一组单位进行充电的。一般规定充电时间达到10-15小时视为充满,但并无法判断电池是否真正的充满或出现过充电,对电池十分不利。本文设计制作的充电器具有脉冲、恒压控制充电功能,可对1-4只NI-MH电池进行单节的独立充电,每只电池在充电过程中都有一只LED作为充电及充满指示:LED闪烁发光时为充电状态,LED常亮则表示电池已充满。该充电器还能有效防止电池过充,使用效果颇佳。

  1.工作原理

  电路由电源供给部分、充电指示部分、限流、检测与控制充电部分组成(下图)。

220V交流市电经电源变压器T1变换成9V低压交流电,经VD1一VD4桥式整流后分成两路,一路是未经滤波的脉动直流电压,该电压一方面向IC2提供工作电压,另一方面通过充电控制晶体管VTI-VT4、.限流电阻R20-R23向各路的NI-MH电池提供充电电流。不滤波的目的是为了得到lOOHz的脉冲充电电流,以便获得良好的充电效果,另一路经电阻R1限流、稳压二极管VDl3稳压、电解C1滤波后向IC1供电,同时通过电阻R5限流加在基准电压源IC3(TL431)上以获得2.50V的基准比较电压。IC1(NE555)及R2、Rl3A、C2共同组成了2Hz左右的振荡器,其3脚输出的方波振荡脉冲经电阻R9一Rl2限流后分别加到VT5-VT8的基极,控制VT5-VT8的导通与截止。

  VT5-VT8为充电指示LED发光驱动三极管。IC3的2.50V基准电压经电阻Rl9、Rl4A分压后获得的1.43V电压,分别加到4电压比较器IC2(LM339)的同相输入端,IC2的反相输入端分别通过电阻Rl5-Rl8接在充电电池BT1-BT4的正端。当电池两端的充电电压低于设定值1.43V时,IC2的4个同相输入端的电压高于其反相输入端的电压,故各个比较器的输出端呈开路状态(LM339输出结构为OC门),对电路无影响,在上拉(偏流)电阻R11-Rl4的作用下,VT1-VT4导通,9V/lOOHz的脉冲电流通过三极管的C→E→R20~R23→BT1~BT4→V一提供充电电流,充电电流的大小取决于变压器的容量与限流电阻R20-R23阻值的大小。在电池充电期间,当IC1的3脚输出高电平脉冲时,VT5-VT8导通,将充电指示发光二极管VD5-VD8的负极接地,而使它们导通发光;IC1的3脚输出低电平脉冲时,VT5~VT8截止,VD5~VD8负极悬空开路熄灭,即用LED闪烁发光的形式指示电池的充电状态。VD9~VDl2为隔离二极管,其目的是避免在VT5~VT8导通时将VT1~VT4的基极钳位到低电平而截止,影响充电进程。随着充电时间的延续,电池电压是逐渐升高的,当电池电压高于设定值1.43V时,也即当IC2电压比较器的反相输入端电平高于其同相输入端电平时,IC2A~IC2D分别翻转,各自的输出端呈导通状态,此状态下,一是使VT1~VT4截止,阻断了通往R20~R23的充电电流,避免电池的过充电,二是在VD9~VDl2的作用下为发光二极管VD5~VD8提供了另一条导通通道来点亮VD5-VD8,指示电池已充满电。其电流通路为:V+→R3→VD5+→VD5-→VD9+→VD9-→IC2A的2脚(//IC2B的1脚//IC2C的14脚//IC2D的13脚)→IC2的12脚回到电源的地踹。从以上分析可知,此状态下无论IC1的3脚输出电平是高还是低,或者说无论VT5-VT8处于导通还是截止状态,VD5-VD8发光管均处于导通发光状态。

  2.元器件的选择

  该充电器适应1号一5号的1-4节NI-MH电池的充电工作,因此电源变压器可根据所充电池的最大容量来选择,如1号NI-MH电池的容量一般在1.2V/3Ah-4.5Ah、5号容量为1.2V/0.8Ah-2.3Ah,以C=1/10充电率计算,1号电池最大充电电流为0.45Ax4,5号电池为230mAx4来选择T1的次级最大输出电流。当最大输出电流大于1A时,整流二极管VD1-VD4应换用3A以上大电流的IN5402。充电限流电阻R20-R23的阻值和功率可根据下述两式计算选择:R=(U2-1.2)/I,Wp=II.R。电路中其他元件均无特殊要求,电阻可用普通1/8W色环电阻。

  3.制作与使用

  电路板实物如下图所示,焊接时要注意对于二极管、电解电容器等有极性的元件,一定要搞清元件的引脚极性,确认正确后方可焊接,电路板上有一个过桥跳线J1,焊接时请用硬导线焊接连通。

  本电路为免调式设计,在保证元件质量及焊接良好的条件下,一装即成。



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