带最高充电电压限制或自动停充功能的简易充电器.doc

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1、带最高充电电压限制或自动停充功能的简易充电器带最高充电电压限制或自动停充功能的简易充电器河南油田炼油厂设计所　翟佑华1． 简易充电器简介电动剃须刀、可充电手电筒等小型便携工具，常配备一个如图1所示的简易充电器。图1 该充电器由电容C1，电阻R1和R2，二极管D1－D4和发光二极管LD组成。其中C1决定充电电流大小，其充电电流可以用公式 I＝220×2πfC 计算，当C1电容为1μF时，其充电电流约为70ｍA。R1电阻为电容C1提供一个放电通路，以免拔下电源时，不小心碰到电源插头而发生触电现象；二极管

2、D1－D4组成整流桥，将交流电变成直流电，向电池充电；发光二极管LD用来指示充电电源。由于电池电压相对于交流电源电压可以忽略不计，因此，电池在充电过程中，其充电电流基本上是恒定的。该充电器由于没有隔离变压器，因此不适合于没有双重绝缘保护的用电设备，如用在这些设备上，易发生触电事故的；但该充电器结构简单，成本低，被大量应用在一些便携式手用工具上。同时，该充电器没有稳压或自动停电装置，如充电时间不够，不能发挥电池的应有容量，如充电时间过长，又会降低电池寿命，如是锂电池，还会造成电池永久性损坏。2．带最高

3、充电电压限制功能的充电器为了保护电池，避免电池因过充而损坏，在此电路的基础上，增加了以TL431为主的过充保护电路，设计了如图2所示的充电器（以输出最高电压为4.2V，充电电流为60ｍA为例）：2．1　元件及电路简介TL431是一个具有良好热稳定性能的三端可调精密电压基准IC，也称为电压调节器或三端取样集成电路，它的输出电压用两个电阻就可以任意设置在从2.5－36V范围内，该器件典型动态电阻为0.2Ω，因其性能好，价格低，因此广泛应用在各种电源电路中。二极管D5用来阻止电池通过电阻和发光二极管放电。

4、当B点电压为4.8V时（此时，电池两端的电压为4.2V），经R4和R5分压后，TL431R极的电压开始大于2.5V，TL431AC极开始导通（在此之前，流经AC的电流为1ｍA左右），当流经电阻R3的电流大于40ｍA时，R3两端的电压降大于1.8V，发光二极管LD开始发光（同时，交流电源指示发光二极管LD1开始变暗），指示电池已经充满电。如不去掉交流电源，流经TL431的电流会继续增大，以保持电池两端的电压在4.2V以内，达到保护电池的目的。2.2元件选择本电路中，二极管因反向耐压均小于50V，电流小

5、于500ｍA，可选择1N4148或1N4004二极管；电阻因功率均小于1/8W，可选择普通1/8W碳膜电阻，其电阻大小如图所示，单位为Ω；发光二极管LD选择Φ3红色发光二极管；发光二极管LD1选择Φ3绿色发光二极管；电容C1选择耐压大于400V的交流电容，其容量根据充电电流，本例中选择1μF，其充电电流约为60ｍA；电容C2是用于降低充电电流的波纹系数，其耐压应大于最大充电电压。2.3改制成其它容量及电压等级充电器的方法通过选择不同阻值的R5，可以方便地制作适用于不同电压（2.5－30V）电池的充电

6、器；通过选择不同容量的C1电容，可以制作不同充电电流（受TL431最大工作电流150ｍA的限制，最大充电电流应小于150ｍA，同时，受TL431最大耗散功率为500ｍW的限制）的充电器。 图2 3．带自动停充功能的充电器　　如需做到自动停充电或增加充电器容量，可增加一个双向可控硅，构成图3所示的充电器（印刷电路板如图4）。当B点电压高于4.8V时，TL431的AC开始导通；当在R4上产生的电压降达到双向可控硅的导通电压时，双向可控硅将导通，并在电容C2及电阻R3的作用下，一直维持在导通状态。此时，B

7、点的电压降到2V以下，停止向电池勇充电；同时，发光二极管LD熄灭，指示停止充电。如需继续充电必须先停止交流电源，使流经双向可控硅的电流降到维持电流以下，双向可控硅流恢复关断状态后，再联接到交流电源上即可。由于有双向可控硅，最大充电电流及耗散热功率将不受TL431的影响，可以根据充电电流自由选取。图3图4