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制作6v镍氢电池充电器

制作6v镍氢电池充电器

镍氢电池充电特性

单体镍氢电池的标称电压为1.2v,充电终止电压为1.5v;放电终止电压一般为1.1v。镍氢电池的充电特性受充电电流、温度和充电时间的影响“电池端电压随充电电流的升高而增加,且越接近于最大值,电池的温度上升越快,电池越容易受损害。当充电电流大于“0.5C(C表示电池充电速率),电池的端电压较快达到最高限电压,充放电容量将变小,导致电池使用效能下降。

  24V/10Ah镍氢电池在不同充电率下的充电特性如图1所示。

镍氢电池充电器制作方法一
性能简介:

1.该充电器具有脉动限流充电、涓流充电、充电自停等多种功能。从而实现了充电的智能化,无需人看管。

2.该充电器依靠电池余电触发,不接电池时基本无电压输出;只有正确接上电池,才有充电电流输出。具有短路保护或反接保护功能。

3.该电路适用性强,表现在:⑴输入电压范围宽;⑵只要调整电位器就可以适合其它种类的充电电池的充电,⑶在电路输出端并借一个滤波电容,该电路就能变成一个PWM方式的可调直流稳压电源。
电路原理图:

电路原理:

该电路针对于单节镍氢电池而设计的。如图:市电通过变压器变压、由全桥整流,电容C1滤波变为直流电。LED1是电源指示灯,LED2是充电指示灯,T1为充电控制三极管,工作于开关状态;T2、T3和电容C2构成单稳触发器。R6、RP构成限压取样电路,R7是限流取样电阻。
待机状态:

接通电源,若不接电池,三极管T2因无基极电压而截止,三极管T1也截止,无电压输出。此时只有电源指示灯LED1发光。
充电过程:

当正确接上充电电池后,三极管T2因电池的余电而轻微导通,其集电极电位下降,T1迅速导通,输出电压升高;由于C2是正反馈作用,电路状态迅速达到稳态。此时,T1T2导通、T3截止,给电池充电,充电指示灯LED2发光。
限流充电:

如果充电电流大于限定值,电流取样电阻R7两端电压升高,三极管T3的BE极间电压高于死区电压,单稳触发器状态被触发。T3导通,T1T2截止,充电停止;而后单稳触发器自动复位,又进入充电状态,这样周而复始地进行脉动充电。充电指示灯LED2闪烁。充电自停:随着充电的进行,电池两端电压缓慢上升,脉宽变窄,充电电流变小,充电指示灯LED2闪烁逐渐变快变暗。待电池接近充满时,二极管D1导通,T3也导通,T1T2截止,关断了充电通电路,结束充电。在实际充电过程中,由于电池充电静置一会儿后,电池电压又有稍许降低,因而可出现间歇充电现象,但看不到LED2闪烁。这种绢流充电方式有利于延长电池寿命。
安装与调试:

安装无误后,按以下步骤调试:把电容C2C3断开,在输出端并接一个220uF左右的电解电容,此时该电路就相当于一个可调稳压电源。先不接电池,接通电源,LED1发光,将T3的、b、e极短接,充电指示灯LED2应亮,用万用表测输出端电压,调节电位器RP,直到输出电压等于充电电池终了电压,再接回电容C2C3便可。(电池充电终了电压可从资料上查阅、也可实测;如:单个镍氢电池充电终了电压约为1.4V,单格蓄电池约为2.45V。)。


镍氢电池充电器制作方法二

该设计电路如下图所示:它采用串联充电的原理,可以对1~4节镍氢电池进行充电。它的优点是可以制作不同的连接线,将充电器输出端与用电器的充电插座直接相连进行充电,而不必把电池拆卸出来再装到充电器的电池夹中充电,在使用上格外方便。
充电过程原理

它的充电曲线如图1中右侧波形图所示:开始充电时,它以0.3C的恒定电流对电池充电4.4小时(C为电池容量除以1小时的电流值),然后自动转为0.O96C的较小电流继续对电池充电2.2小时,再转为lOrnA的连续涓流充电。该设计的优点是避免了电池在接近充饱时产生高热量,延长了电池的使用寿命。在充电的第一阶段,有1/10的时间停止充电,并在此期间插入一个约5ms的大电流放电脉冲,见图的右下波形图。这个放电脉冲的往复插入可以去除大电流充电容易引起的极化作用,使充电效率更高。实践证明,此法能够提高电池的洁性,增加电池的总体充放次数,对一些老旧电池还有一定的恢复容量作用,相比稳定的恒流充电效果更好。

电路原理

该设计的原理见图1电路,220V/AC电源经过变压器TR降压后成为13V/0.8Ax2的交流电,经过整流桥DO的整流,电容CO、RO、C1O的滤波后成为+15V/1A和-13V/0.1A两组电压。集成块IC2和功率MOS管T5构成了典型的开关稳压源,可在C14、C15上得到1.2~7.6V/1A的稳定电源。

该电路的取样设计比较独特,它没有直接取样输出电压,而是通过T4、R9、D2来测量充电控制晶体管TO~T3的e、c结上降落的电压大小,然后通过R8和光耦合器OPO来控制IC2的取样端,使晶体管结电压恒定在1.2V上。即该电路的输出电压是变化的,它能够自动跟踪充电输出端电压的大小,并保证控制晶体管的工作电压恒定不变。加入开关电源的设计目的在于提高充电器的功率效率,使充1节电池和充4节电池的实际效率变化不大,也避免了器件产生高热量。

三端稳压电源ICO给数字控制等电路提供+12V/0.1A的工作电源。负三端稳压电源IC1是专为恒流派电路而设计的,它输出-5V/0.1A的辅助电源(对开关电源输出端)。充电的开关与恒流控制由4只三极管TO~T3来担任,每支三极管在一个时刻仅仅负责输出一定的电流,这样就避免了使用单只控制管时由于器件的线性不良导致的恒流精度下降。

SW1~8是1&TImes;8D1P开关,它两两组成4级二进制电流值控制,分别是480-240-120-60mA和154-77-38.4,-19.2mA。第一组开关控制第一阶段充电电流,第二组开关控制第二阶段充电电流。T7、T8和OP1~OP3构成开关接口电路,它们分别控制电路的开闭和不同阶段充电的转换。

这里采用光电耦合器的原因是,主电路上的电压是可变的,不能采用普通的接口电路来实现控制。数字电路IC3(4060)是一个振荡分频器,它产生的6.206Hz的振荡信号经过多级分频以后在Q7上输出61.88s(周期),Q13上输出3960s(周期)的脉冲信号。该信号经过IC4(4017)的脉冲分配,以及二极管D3~D8的“或”逻辑电路后,形成了4L4小时的第一阶段定时信号和2.2小时的第二阶段定时信号,还有Q6输出的充电结束信号。

Q6的输出被反馈到CE端,使得IC4的Q6输出高电平时封锁输入,保持状态。C17、R39的作用是在通电的一瞬间使IC3、IC4清零,保证定时从头开始。由IC4的QO~Q34个输出端产生的信号经过D3~D6构成的或门给IC5(1)脚,IC6(1)脚和(5)脚提供高电平,使得IC5(2)脚输出低电平,使IC7的R端为低电平,IC7开始工作,和IC6的(1)、(2)、(2)与非门一起,产生笫一阶段恒流充电间歇性控制信号,通过OP3和T7控制TO~T3,进入第一阶段充电。

同时,IC6的(4)、(5)、(6)与非门(5)脚已经成高电平,(6)脚接受来自IC3的振荡信号,在(4)脚输出6.206Hz的方波,通过D9、T11控制双色LED中的红色二极管闪烁发光,指示第一阶段充电。在此期间,IC7的CP端也接受来自IC3的振荡脉冲,在其Q3输出端上产生占空比为1/10的高电平信号,它经过R42、C23积分电路,R43、C24微分电路和IC5中的两个反向器产生出时值约5ms的放电控制信号,直接驱动放电MOS管T6形成大电流放电脉冲。

在充电的第二阶段,IC4的Q4、Q5端输出高电平,经过IC5(3)、(4)反向器后输出低电平,一路通过OP2、T8控制恒流电路转换电流,另一路通过D1O、T11使LED恒定发红色光,指示出第二阶段充电。此时IC7的R端已经被置于高电平)其Q3端恒定为零电平,放电电路已经停止工作,充电波形中也没有间歇了,成为稳定的恒流充电。

在第二阶段充电结束时,IC4的Q6输出高电平,通过IC5(5)、(6)反向后,控制OP1,倒亘流电路产生1OmA的涓流电流,同时通过Tl2控制LED发出绿光,指示第二阶段充电结束。该信号还会通过R33使T9截止,使IC3的Q7输出通过C20、R34微分电路使能IC6中的两个与非门电路构成方波发生器,在压电片FC上产生每61.88s一个“嘀”声,提示使用者充电过程已经结束。
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