實用充電器電路詳解

一、脈衝式全自動快速充電器詳解

1、充電器特點

脈衝式全自動快速充電器的特點如下：

1、 用脈衝電壓對電池進行充電，克服了電池的記憶現象。

2、 充電器能自動檢測充電電壓，當電池電壓接近額定電壓時，充電速度自動放慢，並且充電一段時間後放電一段時間，如此反覆，使電池電壓維持在額定電壓上。

3、 充電器的充電電流能夠調節，一般調在500mA以上。

2、電路分析

如圖所示，脈衝式全自動快速充電器電路。

220v交流市電經電源變壓器T1降壓后，得到的交流低電壓加到VD1~VD4組成的橋式整流電路中，在整流電路輸出端A點得到20v的脈動性直流電壓，這一電壓經過R4、C1濾波，同時經過VD5穩壓后，在B點得到14V的穩定直流電壓，此電壓供給NE555使其振蕩，並從③腳輸出脈衝頭朝下的矩形振蕩脈衝，加到發光二極體VD7負極。

電路中，R2、C2組成振蕩器的定時電路，振蕩脈衝從③腳輸出，通過VD7和R3加到VT1基極，對VT1進行導通與截止的控制。

RP1在電路中起分壓作用，用來設定基準電壓，即需充電電池組的電壓，一般調節后RP1動片電壓比需充電電池組額定電壓稍高一點。

提示：剛開機時，由於C2兩端電壓不能突變，NE555的⑥腳為低電位，整流電路輸出的直流電壓通過R4、RP1、R1和R2對C2開始充電，此時③腳輸出脈衝為低電平，即③腳為低電位，使發光二極體VD7導通，VD7發光，指示電路正在充電。

同時，VT1因基極電位降低而導通，VT1導通后的內阻很小，構成了充電迴路，A點的電源電壓經過RP2和飽和導通的VT1向電池E1充電，其充電電流迴路是：電路中A點→RP2→VT1發射極→VT1集電極→電池E1負極→地。

當C2上的電壓因放電而低於⑤腳電壓的一半時，NE555內部電路再次被觸發，電路翻轉，⑦腳與地之間呈開路狀態，C2再次充電，③腳由低電位翻轉成高電位，充電器電路重複剛開機時的狀態。

提示：當電池的充電即將完成時，因為集成電路A1的⑤腳電壓已接近RP1動片設定電壓，C2的放電過程逐漸延長，③腳也長時間處於高電位，VD7熄滅，VT1截止，電池的充電間歇延長，最後電池電壓將動態的維持在電池的充電電壓上。

調整RP2可以改變充電迴路的總電阻，可以控制充電時的充電電流。改變R2與C2的數值，可以改變振蕩的頻率，調整充電的速度。電路中的VD6用於在電池充電初期縮短C2的充電時間，可以提高充電初期的充電效率。

3、電路分析說明

關於這一脈衝式全自動快速充電器的電路分析還要說明以下幾點：

1、電路所示元器件參數和型號是對兩節鎳鎘電池充電時的數據。

2、電路中RP2的功率不能太小，最好大於5W。

3、對兩節鎳鎘電池充電時，RP1動片電壓調整至2.8V左右，調節RP2使充電電流達到500mA。

4、對12V蓄電池充電時，VT1應採用大功率管(如3AD6、3AD30),電源變壓器也要有足夠的功率，將RP1動片電壓調整到12.3V左右，再調整RP2使電流達到1A左右。

5、C2、R2主要決定充電脈衝的長短和頻率，對蓄電池脈衝要長一些，頻率要低一點，可加大R3的阻值;對一般電池的充電，脈衝要短一些，頻率要高一點，可減小R3的阻值。

二、可調恆流型自動充電器詳解

1、電路特點

這一充電器的特點如下：

1、 本充電器可對電池或蓄電池進行充電，電池或蓄電池充滿時能自動停止充電。

2、 恆流充電電流連續可調，充電電流能從0~1.5A可調。

3、 停止充電時，充電閾值電壓從0~15V連續可調。

2、電路分析

如圖所示，是可調恆流型自動充電器電路。

220V市電經變壓器T1降壓后，輸出15V的交流電壓，再經VD1~VD4組成的橋式整流電路整流，由電容C1濾波，在C1兩端得到直流電壓，供電路使用。此時電源電壓經R4加到VD5上，使VD5發光，指示充電器的電源已經接通。

當電池從A、B兩點接入電路時，電池電壓經R5與RP1組成的分壓電路，在RP1的動片上得到分壓，注意這一電壓是以電池的正極相對於RP1動片而言的。當電壓不足的電池接入電路時，RP1動片上的分壓值不能使VT5有足夠的基極電流，於是VT5截止，相當於開路。

電源電壓經R9、VT4的發射極、基極、R10構成迴路，VT4得到基極電流而導通，於是VT4的發射極電壓下降，VT3基極電壓下降，VT3流過基極電流而導通，其集電極電流經R8、VD6、R6、RP2、R7到地，這是一個分壓電路，將在RP2的動片上得到分壓。同時VT3的集電極電流流過VD6時，使VD6發光，指示充電器正處於充電狀態。

在RP2動片上的分壓，使VT2與VT1導通，構成了電池的充電迴路。電源電壓經電池的負極加到導通后的VT1到地構成迴路，流過VT1的集電極電流就是電池的充電電流，通過調節RP2可改變VT1和VT2的基極電流，使VT1的導通內阻得到改變，即改變了電池的充電電流。

充電電流流經的迴路為：電源的正極→電池正極→電池負極→VT1的集電極→VT1的發射極→R1(R2、R3)→地。

隨著電池充電的進行，電池的兩端電壓也逐漸升高。當升高到一定值(即電池充滿電)時，RP1動片的分壓值也得到升高，使VT5飽和導通，VT5的集電極電壓升高至接近電源電壓，使VT4因基極電壓升高而截止。VT4截止后，其發射極電壓升高，使VT3的基極電壓升高，VT3無基極電流而截止。VT3截止后無集電極電流，VD6也因無電流而熄滅，指示充電已結束。

這時RP2因無電流，其動片上也無分壓，使VT1和VT2也無基極電流，而VT1截止后，其內阻增大，切斷了電池的充電電流的迴路，充電結束。

3、電路分析說明

在電路中，VT1發射極通過開關S1接入3種不同阻值的電阻，這樣可以改變不同的充電電流的負反饋量，能提高恆流型自動充電器的穩定性。R1、R2、R3為電流檔切換電阻，切換電流分別為0~150mA、150~750mA、0.75~1.5A。

三、簡易鎳鎘電池充電器詳解

1、充電器特點

簡易鎳鎘電池充電器電路的特點如下：

1、 採用恆流式充電方式，能對4節電池同時充電，也可以只對一節電池充電。

2、 充電時發光管點亮，指示充電正在進行，充電器能很方便地對電池進行快速充電和正常充電兩種充電方式的切換。

3、 充電器能不用市電而用蓄電池對鎳鎘電池充電。

2、電路分析

如圖所示，是簡易鎳鎘電池充電器電路。

電源電路由降壓變壓器T1、整流二極體VD1~VD4、濾波電容C3和穩壓集成電路A1組成。220V市電經變壓器T1降壓后，得到12V的低壓交流低壓，經由二極體VD1~VD4組成的橋式整流電路整流后，再由電容C3為電源濾波，在C3的兩端得到電源電壓，經三端穩壓集成電路A1穩壓后，輸出穩定的電源電壓供電路使用。

電路中三極體VT1、電阻R1和R11、可調電阻RP1和RP2以及開關S1組成控制和充電電流調節電路。R1與RP1或RP2構成VT1的偏置電路，向VT1提供偏置電流。其中R1為上偏置電阻，如果RP1或RP2接入電路，RP1或RP2則為VT1的下偏置電阻。R11為VT1的發射極電阻。

充電部分的電路由三極體VT2~VT5、二極體VD5~VD8、發光管VD9~VD12以及電阻R3~R10組成。

充電電路分為4路，均為相同的電路，可單獨工作也可同時工作。這裡對其中一路說明其工作原理，其他類推。

3、電池未接入時分析

從穩壓集成電路A1輸出的電源電壓加到VT1的集電極，同時經R1加到VT1基極，由發射極輸出，加到R11到地構成迴路，形成VT1的基極電流，VT1導通，其發射極電流在R11上形成電壓降，此電壓降到VD5的正極，經VD5加到VT2的基極。

電源電壓經R9加到VT2的發射極，但由於沒有電池接入，所以不能構成VT2基極電流迴路，不能形成VT2的基極電壓比R11上的電壓略高，VD5處於反偏狀態而截止。

4、電池接入時分析

當需要充電時，由於電池無電且電壓很低，R10的下端由原來的懸浮狀態轉變為接通狀態，並且為低電壓。由於VT2的基極電壓比電池電壓高，VD9得到正向偏置處於導通狀態。由於二極體兩端導通壓降不變，負極電壓下降時，其正極電壓也下降，所以VT2的基極電壓也隨之降低。

VT2的基極電壓下降后，電源電壓經R9、VT2發射極/基極、VD9負極、R10到電池構成迴路，形成VT2的基極電流，VT2導通，電源經R9與導通后的VT2向電池充電。

電池充電電流迴路是：電源→R9→VT2發射極→VT2集電極→電池正極→電池負極→地。

VT2的基極電壓因電池電壓的原因下降，VD5的負極電壓低於R11上的電壓降(也就是VT1有發射極電壓)時，VD5導通，此電流流過VD9，使發光管VD9導通發光，指示此時為充電狀態。

當開關S1處於2、3位置時，R1與RP1或RP2構成分壓電路，使VT1的基極電壓下降，基極電流減小，VT1的內阻增大，但仍處於線性放大狀態，R11上的電壓降也隨之減小，通過VD5的鉗位作用(此時VD5仍處於線性導通狀態)，使VT2的基極電壓下降，VT2的基極電流增大，VT2的導通能力加大，內阻減小，電源經R9、VT2向電池充電的電流也隨之增大。

提示：這一充電電路在電池充滿時不能自動切斷充電，所以充電時要掌握好充電時間。

四、鎳鎘電池快速充電器

1、電路特點

鎳鎘電池快速充電器電路的特點如下：

1、 由於鎳鎘電池容易產生記憶效應，若充電不當會使電池過早失效。

2、 本電路採用脈衝調寬技術，對電池先進行大電流充電，然後在短時間對電池進行放電，充分保持電池內壓力的平衡，達到大電流充電的目的。

如圖所示，是鎳鎘電池快速充電器電路。

電路中，電源電路由降壓變壓器T1、整流二極體VD1~VD4、濾波電容C3組成。集成電路A1構成振蕩器，振蕩頻率由C1與R1的參數決定，⑤腳接入穩壓管向A1提供基準電壓。④腳為電路複位端。振蕩后的脈衝由③腳輸出向後級電路提供脈衝控制信號。VT4為向電池充電用三極體，VT5為電池放電用三極體。VD6~VD8為發光二極體，指示電路工作狀態。

2、電源電路

220V市電經變壓器T1降壓后，在二次側得到12V左右交流電壓，經整流二極體VD1~VD4組成的橋式整流電路整流，再經濾波電容C3濾波后，在C3兩端得到直流電壓，供充電使用。

3、脈衝產生過程

C1充電過程分析

接通電源后，直流電壓經RP1、R1向電容C1充電，由於電容C1兩端電壓不能突變，所以A1的②腳為低電位，經A1內電路后，是A1的⑦腳對地呈開路狀態，此時A1的③腳輸出的脈衝為高電位。

隨著C1充電的進行，C1兩端的電壓升高，A1的②腳電壓也在升高。C1的充電時間由RP1與R1串聯后的總阻值和C1的容量決定。

C1放電過程分析

當C1的充電電壓大於A1的⑤腳基準電壓時，A1的內電路翻轉，A1的⑦腳對地呈通路狀態，電容C1上的電能經R1、A1的⑦腳、A1的內電路放電，放電時間由C1容量和R1阻值決定，此時A1的③腳輸出的脈衝為低電位。

C1充電時，其充電時間常數由RP1與R1串聯后的總阻值和C1的容量決定。C1放電時，其時間常數由C1與R1以及A1的⑦腳經內電路對地的導通內阻決定，因為A1的⑦經內電路導通后的內阻很小，可以忽略不計，C1的放電時間主要由C1與R1的參數決定，所以C1的充電時間比C1的放電時間要長。

在C1充電時，A1的③腳輸出的脈衝為高電位，C1放電時，A1的③腳輸出的脈衝為低電位，所以A1的③腳輸出的是占空比不相等的脈衝，並且脈衝高電位的時間大於脈衝低電位的時間。如圖所示是脈衝波形。

4、電池充/放電過程

電池充電過程分析

當A1的③腳輸出的脈衝為高電位時，這一電壓經R3加到三極體VT2基極，VT2飽和導通，其集電極為低電位，使三極體VT4基極為低電位，VT4也飽和導通，電源直流電壓通過VT4向電池充電。電池的充電迴路為：電源正極→R8→VT4發射極→集電極→電池正極→電池負極(地)。

由於三極體VT2導通，發光二極體VD7也正嚮導通，VD7點亮發黃光，指示電路正處於充電狀態。此時因A1的③腳為高電位，C2放電使三極體VT3發射結反偏截止，其集電極電壓為低電位，使三極體VT5因基極電壓為零而截止，發光二極體VD8因無電壓而截止不發光。

電池放電過程分析

當③腳輸出為低電位時，電容C2得到充電，其充電迴路為：電源→VT3發射極→基極→R4→C2正極→C2負極→A1的③腳→A1內電路→A1的①腳→地。

C2的這一充電過程，使三極體VT3流過基極電流而飽和導通，其集電極電壓升高，三極體VT5基極電壓升高，VT5基極電流增大，VT5飽和導通。

VT5飽和導通后，電池上的電壓經導通后的VT5進行放電。電池的放電迴路為：電池正極→VT5集電極→VT5發射極→R9→地(電池負極)。

此時因為三極體VT3導通，發光二極體VD8得到正向偏置而導通發光，指示充電器正在對電池放電。

隨著C2充電的進行，C2兩端電壓在逐漸升高，流過三極體VT3的基極電流在逐漸減小，當C2充電結束時，VT3因為無基極電流而截止，三極體VT5也隨之截止，停止了對電池放電。

由於A1的③腳輸出的脈衝占空比是不相等的，高電位的時間大於低電位的時間，因此三極體VT4飽和導通的時間大於三極體VT5飽和導通時間。電池的充電時間大於電池放電的時間，電池在大電流的充電下，再進行短時間的放電，使電池的內壓力保持平衡，以達到消除電池記憶效應的目的。

三極體VT3截止后，VT3無集電極電流，發光二極體VD8無工作電壓而截至，VD8熄滅。這樣在振蕩器的作用下，A1的③腳不斷地輸出高低電位變化的脈衝，充電器不斷的重複上面的過程。

5、充電結束

隨著電池充電的進行，電池兩端電壓逐漸升高，電池電壓經可變電阻RP2分壓后，在動片上的電壓升高，三極體VT1基極電壓也升高。當電池的充電電壓達到額定電壓時，RP1動片上的電壓使三極體VT1飽和導通，其內阻很小，將A1的④腳對地短路，使A1複位，A1停止振蕩，A1的③腳無脈衝輸出，對電池的充電完成。

由於三極體VT1飽和導通，構成了發光二極體VD6的導通迴路，VD6發光，指示電池充電結束。

6、充電速度和充電電壓調整

充電速度調整

調整RP1可調整充電速度，加大RP1的同時增加了C1的充電時間，A1的③腳高電位的時間加長，於是三極體VT4的向電池充電的時間也加長，但由於C2的放電時間並不改變，所以這樣就加大了對電池的充電時間，放電時間沒有改變，可加快對電池的充電速度。反之則放慢對電池的充電速度。

充電電壓調整

調整RP2可改變電池的充電電壓，調整RP2可改變其動片上的分壓，使這一電壓符合需充電電池的電壓要求。也就是當電池被充滿電時，RP2的動片上的分壓正好能讓三極體VT1飽和導通，讓A1複位並停止振蕩充電器結束充電。

瀏覽更多乾貨內容，請關注微信公眾號"百斯特電子"（微信號：best-dz）