改进时序控制式充电器
本文介绍的采用时序脉冲分配器控制充电、停充、放电、停放和测量时序的充电控制器，可以改进原充电器的充电效果。它的特点是多功能，既能充镍镉、镍氢电池，也能充锂离子电池，还能充普通碱性电池，而且一次充电电池的个数可通过转换开关的控制来选择。
图１为电路原理图，方波发生器ＩＣ２－１产生的方波，经Ｒ１４加到时序脉冲分配器ＩＣ３的ＣＰ端，当ＱＣ输出为低电平时，脉冲调制管ＢＧ２导通，ＬＥＤ２导通发绿光，恒流充电管ＢＧ４得到偏置，对电池ＥＣ进行充电。由于ＢＧ４的上偏置被ＬＥＤ２的正向压降稳定在２Ｖ左右，当某种原因引起充电电流增大时，Ｒ２２上的电压降就增大，这样，ＢＧ４的发射结电压就减小，ｅ－ｃ间的导通程度也减小，故充电电流被ＢＧ４调整为恒流状态，反之亦然。在这里，恒流充电电流设计为约０．５９Ａ。当Ｑ１输出为高电平时，脉冲调制管ＢＧ３导通，ＬＥＤ３导通发绿光，恒流放电管ＢＧ５得到偏置，对ＥＣ进行放电，放电电流约为０．３５Ａ，且放电时间仅为充电时的五分之一。当Ｑ３输出为低电平时，充电测量控制管ＢＧ１导通，将比较器ＩＣ２－２的{5}端来自ＥＣ的采样电压短路到地，关闭比较，从而避免充、放电时的采样误差。当Ｑ３输出为高电平时，ＢＧ１截止而开启比较器，此时电池ＥＣ的电压经采样电阻Ｒ１～Ｒ４、转换开关Ｋ２及Ｒ８加到ＩＣ２－２的同相{5}端，与接至基准电压反相{6}端的电压进行比较。当{5}端电压低于{6}端时，输出{7}端为低电平，充电继续。一旦{5}端电压高于{6}端，则比较器就翻转，{7}端输出高电平，ＬＥＤ１导通发红光；这时，ＩＣ３的Ｒ端被ＩＣ２－２的{7}脚输出的高电平复位，强迫ＱＣ为高电平，Ｑ１、Ｑ３为低电平，ＬＥＤ２、ＬＥＤ３截止熄灭，停止充、放电。与此同时，ＩＣ２－２{7}端输出的高电平经Ｄ１加到ＢＧ１的基极，使其可靠截止，不让ＢＧ１因Ｑ３为低电平时随之导通而关闭比较器。
从图２时序脉冲分配器的波形图可知，在脉冲分配的一个周期内，充电占用二分之一周期，而放电和测量仅占十分之一的周期。
为避免锂离子电池在涓流充电的状态下，其电压充得过高而慢性失效，以及由其他原因引起的测量比较电路提早翻转而充不足电，故本电路不设涓流充电，也未采用停止充电时一次性锁定充、放电回路的手段，而是利用充电终止阶段测量比较电路控制充、停间隔的时间长短，来达到可靠充满电的目的。
电源部分可选择开关电源，也可采用传统的变压器降压式整流、滤波电源。笔者选用的是韩国产摩托罗拉ＳＰＮ４２２６Ａ型开关电源手机充电器，并将该充电器输出控制端与输出正端相连，以使输出电压由７．８Ｖ提升至１０．６Ｖ（详见《电子报》１９９９年第３６期第四版的《摩托罗拉手机充电器原理与维修》一文）。选用手机充电器的优点是可将其与本充电控制电路结合成一个整体。
由于集成电路三端稳压７８Ｌ０５在负载电流较小时，其稳压值在５～５．１Ｖ之间，以挑选５．１Ｖ为宜，若低于５．１Ｖ，会造成基准电压下降，使被充电池充不足电。也可按已安装的７８Ｌ０５稳压值来调整Ｒ７的阻值，通过调整Ｒ７的电阻值来使基准电压达到要求。基准电压的设置，在Ｋ１置１．２Ｖ挡时为２．８Ｖ，在Ｋ１置１．５Ｖ挡时为３．５Ｖ。另外，Ｒ１～Ｒ６的阻值要选准一些，否则，会引起采样电压及基准电压的偏差。
使用时，若充四节镍镉或镍氢电池，可将Ｋ１置１．２Ｖ挡，Ｋ２置四节位；充锂离子电池时，Ｋ１置１．２Ｖ挡，Ｋ２置三节位；充普通减性电池，则Ｋ１置１．５Ｖ挡。刚开始充电时，ＬＥＤ２与ＬＥＤ３同时发光，接近充满电时，ＬＥＤ１与ＬＥＤ２、ＬＥＤ３交替发光，此时电池还未充满，直到ＬＥＤ１长时间发光，而ＬＥＤ２、ＬＥＤ３短暂闪亮时，才表示电池已充满。
武汉 申邦乔
图１为电路原理图，方波发生器ＩＣ２－１产生的方波，经Ｒ１４加到时序脉冲分配器ＩＣ３的ＣＰ端，当ＱＣ输出为低电平时，脉冲调制管ＢＧ２导通，ＬＥＤ２导通发绿光，恒流充电管ＢＧ４得到偏置，对电池ＥＣ进行充电。由于ＢＧ４的上偏置被ＬＥＤ２的正向压降稳定在２Ｖ左右，当某种原因引起充电电流增大时，Ｒ２２上的电压降就增大，这样，ＢＧ４的发射结电压就减小，ｅ－ｃ间的导通程度也减小，故充电电流被ＢＧ４调整为恒流状态，反之亦然。在这里，恒流充电电流设计为约０．５９Ａ。当Ｑ１输出为高电平时，脉冲调制管ＢＧ３导通，ＬＥＤ３导通发绿光，恒流放电管ＢＧ５得到偏置，对ＥＣ进行放电，放电电流约为０．３５Ａ，且放电时间仅为充电时的五分之一。当Ｑ３输出为低电平时，充电测量控制管ＢＧ１导通，将比较器ＩＣ２－２的{5}端来自ＥＣ的采样电压短路到地，关闭比较，从而避免充、放电时的采样误差。当Ｑ３输出为高电平时，ＢＧ１截止而开启比较器，此时电池ＥＣ的电压经采样电阻Ｒ１～Ｒ４、转换开关Ｋ２及Ｒ８加到ＩＣ２－２的同相{5}端，与接至基准电压反相{6}端的电压进行比较。当{5}端电压低于{6}端时，输出{7}端为低电平，充电继续。一旦{5}端电压高于{6}端，则比较器就翻转，{7}端输出高电平，ＬＥＤ１导通发红光；这时，ＩＣ３的Ｒ端被ＩＣ２－２的{7}脚输出的高电平复位，强迫ＱＣ为高电平，Ｑ１、Ｑ３为低电平，ＬＥＤ２、ＬＥＤ３截止熄灭，停止充、放电。与此同时，ＩＣ２－２{7}端输出的高电平经Ｄ１加到ＢＧ１的基极，使其可靠截止，不让ＢＧ１因Ｑ３为低电平时随之导通而关闭比较器。
从图２时序脉冲分配器的波形图可知，在脉冲分配的一个周期内，充电占用二分之一周期，而放电和测量仅占十分之一的周期。
为避免锂离子电池在涓流充电的状态下，其电压充得过高而慢性失效，以及由其他原因引起的测量比较电路提早翻转而充不足电，故本电路不设涓流充电，也未采用停止充电时一次性锁定充、放电回路的手段，而是利用充电终止阶段测量比较电路控制充、停间隔的时间长短，来达到可靠充满电的目的。
电源部分可选择开关电源，也可采用传统的变压器降压式整流、滤波电源。笔者选用的是韩国产摩托罗拉ＳＰＮ４２２６Ａ型开关电源手机充电器，并将该充电器输出控制端与输出正端相连，以使输出电压由７．８Ｖ提升至１０．６Ｖ（详见《电子报》１９９９年第３６期第四版的《摩托罗拉手机充电器原理与维修》一文）。选用手机充电器的优点是可将其与本充电控制电路结合成一个整体。
由于集成电路三端稳压７８Ｌ０５在负载电流较小时，其稳压值在５～５．１Ｖ之间，以挑选５．１Ｖ为宜，若低于５．１Ｖ，会造成基准电压下降，使被充电池充不足电。也可按已安装的７８Ｌ０５稳压值来调整Ｒ７的阻值，通过调整Ｒ７的电阻值来使基准电压达到要求。基准电压的设置，在Ｋ１置１．２Ｖ挡时为２．８Ｖ，在Ｋ１置１．５Ｖ挡时为３．５Ｖ。另外，Ｒ１～Ｒ６的阻值要选准一些，否则，会引起采样电压及基准电压的偏差。
使用时，若充四节镍镉或镍氢电池，可将Ｋ１置１．２Ｖ挡，Ｋ２置四节位；充锂离子电池时，Ｋ１置１．２Ｖ挡，Ｋ２置三节位；充普通减性电池，则Ｋ１置１．５Ｖ挡。刚开始充电时，ＬＥＤ２与ＬＥＤ３同时发光，接近充满电时，ＬＥＤ１与ＬＥＤ２、ＬＥＤ３交替发光，此时电池还未充满，直到ＬＥＤ１长时间发光，而ＬＥＤ２、ＬＥＤ３短暂闪亮时，才表示电池已充满。
武汉 申邦乔
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2009-7-10 21:59:56统计：［］
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