镍氢电池智能充电电路原理

2012-05-14 11:38:05来源: 互联网

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。

关键字:镍氢电池  智能充电

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0514/article_15960.html
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