自动铅酸电池充电器电路分析

自动铅酸电池充电器电路设计用于在不同的充电模式（即升压模式和浮动模式）下为 12V 和 40Ah充电。该电路可用于通过替换具有更高额定值的变压器和功率晶体管来为大容量逆变器电池充电。为了了解电池和充电器单元的状况，该电路与视听指示单元结合在一起。在进入电路描述和工作之前，让我们看看它的显着特点：

自动铅酸电池充电器电路的特点

自动为电池充电并保持电池电量。

两种充电模式，即升压模式和浮动模式

四态电池电量指示

用于安全放电的蜂鸣器指示灯

为稳压器IC提供适当的保护

自动铅酸蓄电池充电器电路的电路说明

自动铅酸电池充电器电路分为四个不同的部分。

控制电路电源：对于运算放大器的工作，我们需要一个双电源，即正电源和负电源。为此，使用中心抽头变压器 TR1，该变压器将 110V/220V主电源转换为 12V-0-12V。该电压使用半波整流器转换为正负电源。次级端子的上部 （12V-0V） 充当 +ve 电源，而下部 （0V-12V） 充当-ve 电源。在本节中，二极管和电容器的连接相对，如下图所示。该整流输出使用两个电容 C1 和 C2 进行滤波，每个电容均为 220uF。

图1：控制电路电源

施密特触发电路：施密特触发电路设计用于约1V的窗口，它还避免了继电器颤动。U1（引脚 2）的反相输入通过分压器网络连接到电池 +ve端子，该网络使用两个串联电阻 R1 和 R2 构建，每个电阻为 100K。该引脚上的电压始终是电池端子电压的一半。U1 的同相输入（引脚 3）通过电阻 R4 和R5 连接到 LM7806 （U2） 固定稳压器的输出，以获得基准电压。为了保护稳压器IC，将二极管连接到其GND引脚，如下图所示。

图 2：施密特触发继电器驱动器电路

两个齐纳二极管 ZD1 和 ZD2背靠背连接，以保护晶体管免受过压影响。在正常工作期间，其中一个齐纳二极管熄灭，因此这些二极管几乎没有影响。但是，当运算放大器U1的输出电压超过其极限时。一个齐纳管打开“ON”并将波形切割到一定水平以保护晶体管。

运算放大器 U1 进一步驱动晶体管 Q1，晶体管 Q1 进一步驱动晶体管 Q1，晶体管 Q1 进一步驱动晶体管 Q2。晶体管 Q2 驱动继电器RL1。发光的 LED1 表示电池正在以 Boost 模式（大电流模式）充电。

电池充电电路：电池充电器单元围绕变压器 TR2、半波整流器、稳压器和达林顿对或晶体管构建。变压器 TR2 将 110V/220V 交流电源转换为18V 交流电源，并使用半波整流器进一步整流。整流输出使用高阻值电容进行滤波，并连接到继电器 RL1 的常开触点。

图 3：电池充电电路

浮充电部分围绕一个 12V 稳压器、两个晶体管、一个二极管和两个 LED
构建。稳压器U5的GND引脚（引脚2）通过二极管和两个LED串联连接接地，如图所示。GND引脚在两个LED和一个二极管的帮助下保持在3.9V。这样做是为了在稳压器的输出端子（12V + 3.9V） 产生 15.9V。

U3 输出引脚的 15.9V 电压连接到晶体管 Q3 的基极，该基极与晶体管 Q4
一起。这两个晶体管形成达林顿对。每个晶体管压降0.7V，因此，在晶体管Q4的发射极引脚上获得14.5V。该电压通过串联二极管 D7提供给电池端子。该二极管进一步压降 0.7V，最后在电池端子获得 13.8V。

电池监控部分：电池监控部分围绕四通道运算放大器 IC LM324
构建。所有运算放大器都配置为比较器。电池电压通过由三个电阻R11、R12和R18构建的分压器网络提供给每个比较器的同相输入。该网络的输出是可用电池电压的
1/3。该比较器的反相引脚通过可变电阻器VR1连接到稳压器IC U5的输出端。这是基准电压。

图 4：电池监视器和指示单元

根据比较器充电的电池电压输出，LED因此会发光。用户可以通过调整 VR1 可变电阻来设置最大和最小电荷水平。当电池电压低于
10V（即低于安全放电水平）时，蜂鸣器声音表示已超过安全放电限值。

自动铅酸电池充电器电路的完整电路如图 5 所示。

在电路上工作

升压模式下的电池充电：当电池放电或低于 11.66V 时，施密特触发器打开继电器，电池开始在升压模式下以 3A 左右的速度充电。当电池电压增加到
13.64V 时，施密特触发器关闭继电器。升压充电模式被切断，但浮充电部分持续为电池充电。

升压充电路径从变压器 TR2 开始，经过二极管 D5，然后是继电器 RL1 的继电器常开触点，最后是二极管 D7。

浮动模式下的电池充电：当电池的充电水平达到 13.64V 时，升压模式停用。它持续为电池充电并保持最大电池电压水平。

浮充电路从变压器TR2开始，经过二极管D5，然后经过达林顿对晶体管，最后通过二极管D7。

PCB图：自动铅酸电池充电器电路的PCB是使用Altium PCB设计软件设计的。实际尺寸的焊锡侧和元件侧分别如图 6 和图 7 所示，而图 8
显示了充电器电路的 3D 视图。从下面给出的链接下载PDF格式的实际尺寸PCB。

图 6：焊锡侧 PCB

图 7：元件侧 PCB

图 8：自动铅酸电池充电器电路的 3D 视图

组件列表