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    自制多功能充電器

    時間:2010-05-14 22:20:46來源:原創 作者:admin 點擊:

    自制多功能充電器

         介紹一種性價比高的可對鎳鎘、鎳氫及鋰離子電池充電的多功能充電器。充電器采用單片機GMS97C2051作編程控制器,其內部的比較器用作電池最高溫度檢測,用1片LM324和1支TL431以及若干分立元件構成恒壓—恒流電路、電壓檢測電路、基準電壓源(兼作單片機電源)電路。


    1 電路組成

       多功能充電器由基準電壓源、恒壓—恒流電路、電壓檢測電路、電池最高溫度檢測電路及放電電路等部分組成,電原理圖如圖1。






    1.1 基準電壓源

       電池電壓檢測基準,作單片機電源。電路由TL431、T3、R18、R19、R20、C5組成。由電路可知,當R19=R20時,三極管T3的射極電壓等于TL431內部基準電壓(UR=2.5V)的兩倍,即2UR=5V。

    1.2 恒壓—恒流電路

       這是典型的雙環反饋控制電路,圖中U1A為電壓控制的運放,U1B為電流控制的運放。由電路可知,電壓控制的輸出電壓UO控制著電流控制的電流設定值,電壓控制先于電流控制,電流控制電路是恒壓控制的組成部分。下面分別介紹工作原理 。
       恒壓控制電路由運放U1A、電阻R1~R10、電位器W1、電容C1、二極管D1以及開關SW等組成。其作用是鋰離子電池充電時,控制電池電壓不超過設定值。恒壓設定值US由R1、R2和W1對基準電壓5V分壓確定,當SW聯接電池的正極后,反饋電壓UC由R8、R9對Ub+分壓引入,加上R6、R7、C1形成PI調節電路。由電路可知,設誤差電壓E=Ua-UC,那么有U1=Ua + E·(P + I·∫dt),式中比例系數P=R6/R7,常數I=1/ (R7·C1)。當反饋電壓UC較小即E>0時,U1會不斷增大直到消除誤差(E=0),否則U1會達到最大值,但D1的鉗位作用使UO=5.6V,從而使電流控制電路的設定電壓Ud=UO·R12/(R11+ R12)不變,相應地電池以恒流方式充電。反之,當反饋電壓UC較大即E<0時,U1會不斷減小直到消除誤差(E=0),否則U1會達到最小值U1=0,從而使電流控制電路的設定電壓Ud減小直到零,相應電池以恒壓方式充電。
       顯然,恒壓控制是通過調節電流控制電路的設定電壓,即改變電池充電流完成的。電路主要參數由下面方程計算:

      Ubt=Ub+-Ub-                    (1)
      (US-Ua)/R3=Ua/R4+(Ua-Ub-)/R5   (2)
       當恒壓控制電路處于平衡時,電容C1無電流,則有:
      UC=R8·Ub+/(R8+R9)           (3)
      UC = Ua                     (4)
      式中
         Ub+ — 電池正極對地電壓;
         Ub- — 電池負極對地電壓;
         Ubt — 電池端電壓;
         US  — 設定控制電壓。


       恒壓控制的目標是電池端電壓等于設定電壓,即
       Ubt = US           (5)
       ,還隱含了一個約束條件恒壓控制與Ub-的取值無關,這在方程組中消去Ub- 滿足:
      R3=R5               (6)
        這里,US為確定量;其余Ubt,Ub+,Ub-,Ua,UC,R3,R4,R5,R8,R9等10個參變量應滿足上述方程(1)~(6)。變量數比方程數多4個,確定的參數R3,R4,R5,R8,R9有無窮多組解。容源電子網為你提供技術支持,本站網址:www.rattanstool.com

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