这是电池充电器的电路图,它具有许多重要功能,例如恒流充电、过充保护、短路保护、深度放电保护等。恒流充电是铅酸电池和镍镉电池的常用方法。在此电路中,电池以恒定电流充电,该电流通常为电池容量的十分之一 (1/10),以安培小时为单位。因此,对于 4.5Ah 电池,恒定充电电流为 450 mA。
D1 是低正向压降肖特基二极管 SB560,在 5A 时具有 60V 的峰值反向电压 (PRV),或者是在 3A 时具有 40V PRV 的 1N5822 二极管。正常情况下,最小直流电源电压应为“D1压降+充满电的电池电压+VDSS+R2压降”,约为“充满电的电池电压+5V”。例如,如果我们将 12V 电池的满充电电压设为 14V,则源电压应为 14+5=19V。
该电池充电器电路的工作原理:
为了简单说明,我们把这个电池充电器电路分为三个部分:恒流源、过充保护和深度放电保护部分。
恒流源
恒流源围绕 MOSFET T5、晶体管 T1、二极管 D1 和 D2、电阻器 R1、R2、R10 和 R11 以及电位计 VR1 构建。二极管 D2 是一种低温系数、高度稳定的基准二极管 LM236-5。LM336-5 也可用于 0 至 +70°C 的工作温度范围降低。T5 的栅源电压 (VGS) 通过将 VR1 调整到略高于 4V 来设置。通过设置 VGS,可以根据电池容量固定充电电流。首先,确定充电电流(电池Ah容量的十分之一),然后计算R2最接近的标准值如下:
R2 = 0.7/Safe fault current.
如果出现故障或电池端子意外短路,R2 和 T1 会限制充电电流。要设置充电电流,当万用表与电池串联且电源存在时,缓慢调整电位计 VR1,直到充电电流达到所需值。
过充保护
电路图中的虚线区域显示了过充和深度放电保护。这些区域中的所有部件都承受最大的电池电压,而不是直流电源电压。这使得电路可以在很宽的电源电压范围内工作,并且不受充电电流值的任何影响。在对电池充电之前,使用电位器 VR1 和 VR2 设置电池的过充和深度放电电压。
深度放电保护
在过充保护中,稳压二极管ZD1在达到其击穿电压后开始导通,例如,当电池电压超过预定的高电平时导通。当电池充满电时调整可变电阻 VR2(例如,如果是 12V 电池,则为 13.5V),使 T5 的 VGS 设置为零,因此充电电流停止流向电池。LED1 亮起表示电池已充满电。当 LED1 发光时,光耦内部的 LED 也发光,内部晶体管导通。结果,MOSFET T5 的栅源电压 (VGS) 变为零,充电停止。
正常情况下,稳压二极管ZD2导通,驱动三极管T3导通,从而使三极管T4截止。如果电池端电压下降到 12V 电池的情况下为 11V,则调整电位计 VR3,使晶体管 T3 截止而 T4 导通。LED2 将发光以显示电池电压处于低状态。
对于 6V、9V 和 12V 电池,齐纳二极管 ZD1 和 ZD2 的值将相同。对于其他电压,需要适当改变 ZD1 和 ZD2 的值。该电路提供的充电电流为 1 mA 至 1 A,T5 无需散热器。如果需要的最大充电电流为 5A,则将另一个 LM236-5 与二极管 D2 串联,将 R11 的值更改为 1 千欧,将 D1 替换为两个并联的 SB560 器件,并为 MOSFET T1 提供良好的散热片。IRF540 的 TO-220 封装可处理高达 50W 的功率。
将此电池充电器电路搭建在通用PCB上,设置好充电电流、过充电压和深度放电电压后,封装在通用箱/柜中。将电位器 VR1、VR2 和 VR3 安装在盒子的前面板上。
该电池充电器电路具有以下特点:
它可以为6V、9V和12V电池充电。可以通过改变齐纳二极管 ZD1 和 ZD2 的值来对额定电压为其他电压的电池进行充电。
直流电源电压 (VCC) 范围为 9V 至 24V。
充电器有短路保护。
恒流可以通过与电池串联使用电位器和万用表来根据电池容量设置。
电池充满后,会达到一定的电压水平(例如12V电池为13.5-14.2V),并给出指示,充电器会自动关闭。您无需从电路中取出电池。
如果电池放电低于限值,则会给出深度放电指示。
静态电流小于 5 mA,主要是由于齐纳二极管。
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