镍氢电池充电器原理图

镍氢电池充电器原理图:由lm324组成,用tl431设置电压基准,用s8550作为调整管,把输入电压降压,对电池进电行充电,电路图如下:
1.基准电压vref形成
外接电源经插座x、二极管vd1后由电容c1滤波。vd1起保护作用,防止外接电源极性反接时损坏tl431。r3、r4、r5和tl431组成基准电压vref,根据图中参数vref= 2.5×(100+820)/820=2.80(v),这个数据主要是针对镍氢充电电池而设计(单节镍氢充电电池充满后电压约
为1.40v)。
2.大电流充电
(1)工作原理
接入电源, 电源指示灯led(vd2)点亮。装入电池(参考图片,实际上是用导线引出到电池盒, 电池装在电池盒中),当电池电压低于vref时,ic1-1输出低电平,vt1导通,输出大电流给电池充电。此时,vt1处于放大状态-这是因为电池电压和-vd4压降的和约为3.2v(假设开始充
电时电池电压约为2.5v),而经vd1后的电压大约5.ov,所以,vt1的发射极-集电极压差远大于0.2v,当充电电流为300ma时,vt1发热比较严重,所以最好用pt=625mw的s8550,或者适当增大基极电阻以减小充电电流(注:由于lm324低电平驱动能力较小,实测ic1-2,ic1-4输出低电平并不是0v,而是约为0.8v)。
(2)充电的指示
首先看ic1-3的工作情况:其同相端1o脚通过r13接vref,r14接成正反馈,反相端9脚外接电容,并有一负反馈通路,所以,它实际上构成了滞回比较器。刚开始时c2上端没有电压,则ic1-3输出高电平。这个高电平有两个放电通路,一个通路是通过r14反馈到10脚,另一通路是经电阻r15对电容c2充电,当充电的电压高于10脚电压v+ 时,比较器翻转输出低电平;与此同时,由于r14的反馈作用,10脚电压立即下跳到v-,这时,电容c2通过电阻r15放电,当放电的电压小于10脚电压v-时,比较器再次翻转输出高电平, 由于r14的反馈作用,10脚电压立即上跳到v+,此后电路一直重复上述过程,因此,ic1-3的输出为频率固定的方波信号。
其次看ic1-4的工作情况:电池电压经r2、r16分压,接ic1-4的12脚,因为r2<显然它更低于其l3脚电压 因此,ic1-4输出稳定的低电平。结合上面的讨论,我们可以看出,加在r12和vd 3通路一端为频率固定的方波电
压,另一端为稳定的低电平,因此,发光二极管vd3会周期性点亮,给人一闪一闪的感觉。
最后看ic1-1的工作情况:当ic1-2输出低电平时,显然ic1-1的3脚为低电平,而其2脚通过r1接vref所以,ic1-1也输出低电平。结合上面的讨论,我们可以看出,r11和vd5两端电压差为零,因此,vd5(饱和指示)不能点亮!
另外,由于ic1-1输出低电平,无论ic1-3的9脚电压如何变化(电容充、放电在该脚形成三角波电压)都不会受ic1-1输出的影响— 因为ic1-3的9脚电压(要么高到v+ ,要么低到v-)始终高于ic1-1的输出,vd6反偏截止!所以,这种状态下,三只指示灯的工作情况分别为:vd2点亮,指示电源正常;vd3闪烁,指示电池充电正常;vd5不亮。
3.小电流充电
当充电一段时间后,电池电压慢慢上升到接近vref时,ic1-2输出电压慢慢上升,于是,流过r7的电流慢慢减小,即流经vt1基极的电流慢慢减小,因此vt1输出的电流也会慢慢减小,但电池电压还会持续不断地缓慢上升,当电池电压几乎等于vref时,ic1-2会输出较高电压,这时ic1-1的3脚电压高于2.8ov (反相端2脚的输入端电压), 比较器翻转输出高电平。该电压有两个作用:一方面会使vd5正偏导通被点亮(此时,ic1-4输出还是低电平),指示充电饱和;另一方面vd6也正偏导通,而r17很小,实际上是强制c2上端为高电平,所以ic1-3的9脚电压高于10脚电压,ic1-3被强迫输出低电平,vd3因无正偏压而熄灭。
虽然,从外在的表现看充电灯熄灭,饱和灯点亮在某一时刻瞬间转换完成,但是实际上充电过程却是逐渐过渡的:当电池电压远低于vref时持续大电流充电,当电池电压接近于时充电电流慢慢减小,直至逐渐充电趋近零—— 即使饱和灯点亮时,小电流充电仍在继续!所以这种状态下,三只指示灯的工作情况分别为:vd2点亮,指示电源正常;vd3不亮;vd5点亮(饱和指示,小电流充电)。
4.ic1-4的用途
从上面2、3内容的分析中可以看出,无论电路是大电流或小电流充电,ic1-4的输出一直是“低电平”,好像它没有什么作用似的,还不如直接把vd3、vd5负极接“地”?刚开始设计时,确实没有考虑用ic1-4,把vd3、vd5的负极直接接地。然而,当制作好后通电工作时发现一个问题:当不装电池通电时,饱和指示灯vd5点亮—显然不合适!因为,没装电池时vt1处于微导通状态,ic 1-2的5脚电压高于 ,ic1—2输出高电平,于是ic1-2也输出高电平,vd5点亮。
若在原理图中接入ic1-4,没装电池时vt1处于微导通状态,ic1-4的1 2脚电压也会高于 ,因此,ic1-4输出高电平,这样vd5就不能点亮。
需要说明一点,外接输入电压不能太高,也不能太低。输入电压太高,大电流充电时调整管发热严重;另一方面,ic1-2输出高电平的时间会因为电源电压较高而提前超过vref(设定值),这样就会给我们一个错觉,电池很快就充满了!实际上并非如此。输入电压太低也不好,同上面的分析一样,ic1-2输出高电平的时间会因为电源电压较低而迟后,更有甚者,也可能永远达不到充电指示灯一直闪烁,但大电流充电过程早已结束。所以,外接电压太高或太低,充电和饱和指示的状态是不准确的。

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