镍氢电池智能充电电路原理
镍氢电池智能充电电路原理
单只镍氢电池电压为1.25v，充电时最高为有1.55v，它不宜使用高于3v的直流电源为其充电。将电源变压器输出为交流3.5v的双绕组作全桥整流可得到正负3.5v直流电，以负端输出作为零电平，中点即成为+3.5v可作给镍氢电池充电的直流电源，正端输出则成为+7v可作控制电路的工作电源。非满载输出状况时，中点电平约为4.9v，正输出端约为9.8v。满载输出状况时，中点电平为3v，正输出端约为7.9v。控制电路所使用的coms门电路cc4093和通用四运放lm324均可在6v～12v之间正常工作。
参见原理图，u1是内置电压比较器的稳压集成电路tl431，可提供2.5v精密基准电压。经r7～r10四只电阻串联分压，分别为u2a、u2b、u2c三只电压比较器提供1.54v、1.25v、1.15v比较电压。u2a的负输入端与u2b、u2c的正输入端共同接在镍氢电池正端上，对电池两端电压进行检测。电池电压高于1.54v时u2a输出低电平，电池电压低于1.54v时u2a输出高电平；电池电压高于1.25v时u2b输出高电平，电池电压低于1.25v时u2b输出低电平；电池电压高于1.15v时u2c输出高电平，电池电压低于1.15v时u2c输出低电平。u2d的负输入端接在2.5v基准电压上，正输入端通过r24电阻接中点电源上。与此同时，u2d正输入端通过c3电容接在镍氢电池正端上，在没有放入电池或通电数秒种后，u2d输出高电平。
在电池已经放入电路中的状况下接通电源，u2d正输入端被c3电容暂时短路接在镍氢电池正端上，电平不大于1.5v, u2d输出低电平；经过约1秒钟后, c3电容被充电，u2d正输入端电平高于2.5v, u2d输出高电平。如果放入的是没有放完电可以继续使用的电池，u2c将检测出电池的两端电压高于1.15v，输出高电平。在u2d尚输出低电平的时候，由与非门u3c、u3d组成的rs触发器将被置成u3c输出低电平，u3d输出高电平。1秒钟后u2d输出高电平，u3c、u3d的输出状态被保持不变。发光管led4发红光显示电池不需要充电。而u3c输出低电平使bg1截止，与非门u3a输入端同时被封锁输出高电平，与非门u3b输出低电平，功率场效应管bg2截止。只有经过r1的约30ma电流给电池作涓流维持性充电。
如果放入的是放完电的电池，u2c将检测出电池两端电压低于1.15v，输出低电平。在u2d尚输出低电平的时候，由与非门u3c、u3d组成的rs触发器将被置成u3c与u3d都输出高电平。但在1秒钟后，u3d改为输出低电平，u3c继续保持输出高电平。发光管led3发绿光指示电池需要充电。此时，u2b输出低电平使u3a输出高电平，u3b输出低电平，功率场效应管bg2截止。但u3c输出高电平使bg1导通，经r2提供约100ma电流和经过r1的30ma电流一起给电池作小电流充电。电池开始充电后，在电池电压高于1.15v、低于1.25v期间，u2c的输出状态翻转为高电平。但u3c、u3d的输出状态保持不变，u3c继续输出高电平，bg1导通。因u2b的输出状态还是低电平使u3a输出高电平，u3b输出低电平，功率场效应管bg2截止。仍然只经r2提供约100ma电流和经过r1的30ma电流一起给电池作小电流充电。
经过一段时间小电流充电后，电池电压高于1.25v、低于1.54v，电压比较器u2a、u2b都输出高电平，此时u3c也继续输出高电平，从而使u3a输出低电平，u3b输出高电平，功率场效应管bg2导通，经r3提供不小于500ma电流和经过r2提供的100ma电流以及经过r1提供的30ma电流一起给电池作大电流充电。此时led1发绿光显示正处于大电流充电状态，led3绿发光管熄灭。发光管led2也熄灭。
在经过一段时间大电流充电，电池已经充足电，电池电压高于1.54v时，u2a输出低电平使u3a输出高电平，u3b输出低电平，功率场效应管bg2截止。led1熄灭，led2发光。与此同时，u3b从高电平翻转为低电平，将通过c2电容和r13构成的微分电路将u3d输入端短暂置为低电平，从而使u3b输出端从低电平翻转为高电平。led4发光显示电池已经充足电。u3a的输出端随之从高电平翻转为低电平，led3熄灭，bg1也截止，只有经过r1的30ma电流继续给电池充电。若继续进行涓流充电，电池电压将从1.55v降低至1.5v，u2a与u2b的输出端都将输出高电平，但此时u3a输入端已经被u3c封锁只能输出高电平，u3b输出低电平，功率场效应管bg2继续保持截止，只有经过r1的30ma电流继续给电池作涓流充电。
取出电池后或在没有放入电池的状况下接通电源，连接电池正端的e点电平为中点电位高于1.55v，u2a输出低电平，bg3截止，led3和led4都不发光。此时u3a输出高电平，u3b输出低电平，led2发红光指示电路处于通电工作状态，led1不发光。再放入电池，即刻重复上述自动检测充电过程。
其中，led1与led2、led3与led4可分别合用一只双色发光管。接通电源后，led1与led2总有一只发光。led3与led4必须放有电池才发光，因此可以判断电池是否放入并且没发生接触不良现象。
cc4093是带斯密特触发器的四2与非门，因其不易买到，可用普通四2与非门cd4011替代。
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在电池已经放入电路中的状况下接通电源，u2d正输入端被c3电容暂时短路接在镍氢电池正端上，电平不大于1.5v, u2d输出低电平；经过约1秒钟后, c3电容被充电，u2d正输入端电平高于2.5v, u2d输出高电平。如果放入的是没有放完电可以继续使用的电池，u2c将检测出电池的两端电压高于1.15v，输出高电平。在u2d尚输出低电平的时候，由与非门u3c、u3d组成的rs触发器将被置成u3c输出低电平，u3d输出高电平。1秒钟后u2d输出高电平，u3c、u3d的输出状态被保持不变。发光管led4发红光显示电池不需要充电。而u3c输出低电平使bg1截止，与非门u3a输入端同时被封锁输出高电平，与非门u3b输出低电平，功率场效应管bg2截止。只有经过r1的约30ma电流给电池作涓流维持性充电。
如果放入的是放完电的电池，u2c将检测出电池两端电压低于1.15v，输出低电平。在u2d尚输出低电平的时候，由与非门u3c、u3d组成的rs触发器将被置成u3c与u3d都输出高电平。但在1秒钟后，u3d改为输出低电平，u3c继续保持输出高电平。发光管led3发绿光指示电池需要充电。此时，u2b输出低电平使u3a输出高电平，u3b输出低电平，功率场效应管bg2截止。但u3c输出高电平使bg1导通，经r2提供约100ma电流和经过r1的30ma电流一起给电池作小电流充电。电池开始充电后，在电池电压高于1.15v、低于1.25v期间，u2c的输出状态翻转为高电平。但u3c、u3d的输出状态保持不变，u3c继续输出高电平，bg1导通。因u2b的输出状态还是低电平使u3a输出高电平，u3b输出低电平，功率场效应管bg2截止。仍然只经r2提供约100ma电流和经过r1的30ma电流一起给电池作小电流充电。
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