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自制多功能充电器

时间:2010-05-14 22:20:46来源:原创 作者:admin 点击:

自制多功能充电器

     介绍一种性价比高的可对镍镉、镍氢及锂离子电池充电的多功能充电器。充电器采用单片机GMS97C2051作编程控制器,其内部的比较器用作电池最高温度检测,用1片LM324和1支TL431以及若干分立元件构成恒压—恒流电路、电压检测电路、基准电压源(兼作单片机电源)电路。


1 电路组成

   多功能充电器由基准电压源、恒压—恒流电路、电压检测电路、电池最高温度检测电路及放电电路等部分组成,电原理图如图1






1.1 基准电压源

   电池电压检测基准,作单片机电源。电路由TL431、T3、R18、R19、R20、C5组成。由电路可知,当R19=R20时,三极管T3的射极电压等于TL431内部基准电压(UR=2.5V)的两倍,即2UR=5V。

1.2 恒压—恒流电路

   这是典型的双环反馈控制电路,图中U1A为电压控制的运放,U1B为电流控制的运放。由电路可知,电压控制的输出电压UO控制着电流控制的电流设定值,电压控制先于电流控制,电流控制电路是恒压控制的组成部分。下面分别介绍工作原理 。
   恒压控制电路由运放U1A、电阻R1~R10、电位器W1、电容C1、二极管D1以及开关SW等组成。其作用是锂离子电池充电时,控制电池电压不超过设定值。恒压设定值US由R1、R2和W1对基准电压5V分压确定,当SW联接电池的正极后,反馈电压UC由R8、R9对Ub+分压引入,加上R6、R7、C1形成PI调节电路。由电路可知,设误差电压E=Ua-UC,那么有U1=Ua + E·(P + I·∫dt),式中比例系数P=R6/R7,常数I=1/ (R7·C1)。当反馈电压UC较小即E>0时,U1会不断增大直到消除误差(E=0),否则U1会达到最大值,但D1的钳位作用使UO=5.6V,从而使电流控制电路的设定电压Ud=UO·R12/(R11+ R12)不变,相应地电池以恒流方式充电。反之,当反馈电压UC较大即E<0时,U1会不断减小直到消除误差(E=0),否则U1会达到最小值U1=0,从而使电流控制电路的设定电压Ud减小直到零,相应电池以恒压方式充电。
   显然,恒压控制是通过调节电流控制电路的设定电压,即改变电池充电流完成的。电路主要参数由下面方程计算:

  Ubt=Ub+-Ub-                    (1)
  (US-Ua)/R3=Ua/R4+(Ua-Ub-)/R5   (2)
   当恒压控制电路处于平衡时,电容C1无电流,则有:
  UC=R8·Ub+/(R8+R9)           (3)
  UC = Ua                     (4)
  式中
     Ub+ — 电池正极对地电压;
     Ub- — 电池负极对地电压;
     Ubt — 电池端电压;
     US  — 设定控制电压。


   恒压控制的目标是电池端电压等于设定电压,即
   Ubt = US           (5)
   ,还隐含了一个约束条件恒压控制与Ub-的取值无关,这在方程组中消去Ub- 满足:
  R3=R5               (6)
    这里,US为确定量;其余Ubt,Ub+,Ub-,Ua,UC,R3,R4,R5,R8,R9等10个参变量应满足上述方程(1)~(6)。变量数比方程数多4个,确定的参数R3,R4,R5,R8,R9有无穷多组解。容源电子网为你提供技术支持,本站网址:www.dziuu.com

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