1.2v镍氢电池充电电路图（六款镍氢电池充电电路途详解） - 全文 - 充电电路

镍氢电池的工作原理

镍氢电池充电特性曲线如图1所示。当恒定电流刚充入放完电的电池时，由于电池内阻产生压降，所以电池电压很快上升（A点）。此后，电池开始接受电荷，电池电压以较低的速率持续上升。在这个范围内（AB之间），电化学反应以一定的速率产生氧气，同时氧气也以同样的速率与氢气化合，因此，电池内部的温度和气体压力都很低。

1.2v镍氢电池充电电路图（六款镍氢电池充电电路途详解）

1.2v镍氢电池充电电路图（一）

自制充电器用LM324的4个运算放大器作为比较器，用TL431设置电压基准，用S8550作为调整管，把输入电压降压，对电池进行充电，其原理电路见图。其特点是电路简单、工作可靠、无需调整、元器件容易购买等，下面分几个部分进行介绍。

1.2v镍氢电池充电电路图（六款镍氢电池充电电路途详解）

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&TImes;（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《《R16，所以输入IC1-4的12脚电压基本上略低于电池电压，

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VD3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）。

1.2v镍氢电池充电电路图（二）

1.2v镍氢电池充电电路图（六款镍氢电池充电电路途详解）

1.2v镍氢电池充电电路图（三）

反馈信弓^L3W电流取样电毗R孵的两端接到运算放大器的两个输人端，该信号j△使流dRsc的电流保持水坐输出电流的计算公式如下：

lout=（VLn/Rsc）（R:/Ri）

选取RfR4-Ikn，Ri:RilOOkn．Rsc=0，25n。这样，当输入电压为6、25V时，能给出2.5A的输出电流。Ri-Ra是误差1%，0.25W的电阻，且运放应固定在散热器上。

1.2v镍氢电池充电电路图（六款镍氢电池充电电路途详解）

1.2v镍氢电池充电电路图（四）

充电电路会产生温升，特别是大电流充电时充电电路和可充电池温升更高。LTC4060外接热敏电阻可以检测充电温度，从而避免过热充电。LT4060带温控的2A镍氢电池充电器如图。

1.2v镍氢电池充电电路图（六款镍氢电池充电电路途详解）

RT与LT4060内部电路构成温度检测电路，RT为负温度系数的热敏电阻，可以选择在45℃时阻值为lOkn的热敏电阻，紧贴于电池的表面上。当温度比较高时，LT4060会自动降低充电电流，当温度升高到55℃时，充电自动停止。

LED1为充电指示灯，LED2为“充电满”指示灯。⑦脚设置最大充电电流，，Ⅲ。=1395/R，⑧脚设置最高充电电压。LT4060充电电流为o_4—2A，电源电压范围为4.5N10V。它可以对镍氢、镍镉可充电电池进行充电。

1.2v镍氢电池充电电路图（五）

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。

1.2v镍氢电池充电电路图（六款镍氢电池充电电路途详解）

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。

1.2v镍氢电池充电电路图（六）

1.2v镍氢电池充电电路图（六款镍氢电池充电电路途详解）

图所示是摄像机7.2V、2700mAh的镍氢电池（6节串联）充电器电路。在充电器接通电源和充电过程中，红光LED亮；在电池充满电时，绿光LED亮。RP1、R2、R3、R4、VT1组成可调恒流源（VT1为达林顿晶体管），调节RP1可使充电电流从0到1A连续变化。R6、RP2、R7、C2、VT2和J组成电压检测电路，在充电过程中当电池电压升至设定值时，VT2饱和导通，J得电吸合，触点JK；转换位置，使VT1失去偏压而截止，绿光LED亮，指示已充满电。同时JK2也转换位置，使R5接入充电回路对电池组进行约100mA的涓流充电。镍氢电池的涓流充电电流一般为其容量的2％，镍镉电池的涓流充电电流一般为其容量的1/16。