汽車12V電池電量指示器電路圖

本例電路由三極管，電阻，穩(wěn)壓管，LED等分立器件設(shè)計而成，檢測汽車12V電池的電壓，根據(jù)電壓來點亮不同的LED，以此來表示電池電壓的多少。

電路圖講解：

既然是檢測電池電壓，那就是在電池不同電壓值時可以讓發(fā)光二極管處于不同的發(fā)光狀態(tài)，以此來讓我們知道電池的電量還剩下多少。

那電池的不同電壓值怎么去檢測呢？靠的就是圖中的穩(wěn)壓二極管來采樣。

圖中有兩個穩(wěn)壓二極管，分別是1N4740，1N4742。根據(jù)它們的數(shù)據(jù)手冊，可以查看到它們的關(guān)鍵參數(shù)——1N4740是10V的穩(wěn)壓管，1N4742是12V的穩(wěn)壓管。

根據(jù)汽車12V鉛酸電池放電限制電壓10.5V，和充滿電限制電壓14.4V的條件，我們簡要的將電池電壓分為下面幾種情況來分析：

A：電池電壓大于10V，小于11V；

B：電池電壓大于11V，小于12V；

C：電池電壓大于12V，小于13V；

D：電池電壓大于13V，小于14V；

E：電池電壓大于14V。

首先我們看第一種情況：

A：電池電壓大于10V，小于11V；

當(dāng)電池電壓大于10V，小于11V時，穩(wěn)壓管D4（10V）導(dǎo)通，但Q3截止。三極管Q4通過發(fā)光二極管D2，電阻R3，R4的基極偏置電路而導(dǎo)通，使發(fā)光二極管D1被點亮。

這里有兩個情況對新手來說比較難理解：

1、為什么穩(wěn)壓管D4導(dǎo)通了，反而Q3截止呢？

2、為什么發(fā)光二極管D2有電流流過而不亮呢？

第一個問題：

穩(wěn)壓管D4是10V的擊穿電壓，所以在電池電壓大于10V，小于11V這個區(qū)間內(nèi)，我們?nèi)≈虚g值10.5V，穩(wěn)壓管D4要分去10V的電壓，這樣b點的電壓值最大也只有0.5V，滿足不了三極管Q3發(fā)射結(jié)正偏的要求，所以Q3截止。

第二個問題：

在電池電壓大于10V，小于11V內(nèi)，流過發(fā)光二極管的電流是通過電阻R3，R2，以及Q4的發(fā)射結(jié)到電池負(fù)極的。

所以發(fā)光二極管有電流流過但是不亮，是因為流過D2的電流太小，不足以使它點亮。

流過發(fā)光二極管的電流初步估算為：（12-0.7）V/（50.3）K=0.225mA。這點電流是不足以使發(fā)光二極管D2點亮的。

再看看D3的工作情況，D5反向截止，三極管Q1，Q2截止，D3熄滅。

總結(jié)：電池電壓大于10V，小于11V時，D1亮，D2，D3滅。

第二種情況：

B：電池電壓大于11V，小于12V；

當(dāng)電池電壓在大于11V，小于12V區(qū)間內(nèi)時，三極管Q3能導(dǎo)通了，流過發(fā)光二極管D2的電流變大了，使得D2被點亮，而且Q4還是導(dǎo)通的，D1也是被點亮的。

D5還是處于反向截止?fàn)顟B(tài)，三極管Q1，Q2截止，D3熄滅。

電壓上升了，Q3能夠?qū)?，D2被點亮應(yīng)該都能理解了。這里要理解的就是D4還保持導(dǎo)通狀態(tài)。

我們還是取中間值11.5V來計算：

Q3的基極電流=（11.5-0.7）V/10K=0.08mA（80uA），查看BC237BP數(shù)據(jù)手冊可以判斷Q3處于放大狀態(tài)，a點電壓還是能夠使Q4導(dǎo)通。

總結(jié)：電池電壓大于11V，小于12V時，D1，D2亮，D3滅。

第三種情況：

C：電池電壓大于12V，小于13V；

當(dāng)電池電壓大于12V，小于13V時，三極管Q3進一步導(dǎo)通，進入到飽和區(qū)，發(fā)光二極管D2還是處于被點亮的狀態(tài)。但是由于Q3的飽和導(dǎo)通，使三極管Q4的基極電壓被拉低，Q4截止，發(fā)光二極管D1熄滅。

再看另外一邊，穩(wěn)壓二極管D5反向擊穿，處于穩(wěn)壓狀態(tài)，使e點保持在12V。取電池電壓中間值12.5V來估算有一些三極管Q1，Q2的導(dǎo)通狀態(tài)。Q1，Q2要導(dǎo)通，它們的發(fā)射結(jié)要正偏，則d點電壓要在11.8V以下，而e點是12V的電壓，不滿足導(dǎo)通條件，所以Q1，Q2是截止的，發(fā)光二極管D3是熄滅的狀態(tài)。

備注：如果鉆下牛角尖可以發(fā)現(xiàn)取電池電壓13V的時候，三極管Q1，Q2貌似能導(dǎo)通的樣子。但是你估算一下三極管Q1，Q2的基極電流：（13-0.7-12）/500R=600uA。

這個電流是可以使三極管導(dǎo)通的。所以我取了一個中間值來講解，因為每個電壓區(qū)間的邊界值并不是導(dǎo)通和截止的臨界值，而且這個臨界值也不是固定不變的，分成區(qū)間來說明只是為了新手能夠好理解。

對新手而言，只要明白這個變化過程就好，具體在哪個點變化的要根據(jù)三極管的器件datasheet來查找參數(shù)計算。這個在仿真的時候，用一個可調(diào)電源模擬輸入，可以明顯的看到變化。

總結(jié)：當(dāng)電池電壓大于12V，小于13V時，D1滅，D2亮，D3滅。

第四種情況：

D：電池電壓大于13V，小于14V；

當(dāng)電池電壓大于13V，小于14V時，由于三極管Q2的集電極接到發(fā)光二極管D2的陰極，這樣D2亮還是滅要同時看Q2，Q3的狀態(tài)。Q3還是會保持飽和導(dǎo)通的狀態(tài)，Q4截止。

再看看Q1，Q2：取中間值13.5V來說明，穩(wěn)壓管D5導(dǎo)通，三極管Q1，Q2的發(fā)射結(jié)都會正向偏置而導(dǎo)通，發(fā)光二極管D3被點亮但由于Q1，Q2的基極電流還不夠大，只能維持在放大區(qū)工作，它們的管壓降在1.6V左右（仿真得到的數(shù)值），使發(fā)光二極管D2還能滿足點亮的條件。

總結(jié)：當(dāng)電池電壓大于13V，小于14V時，D1滅，D2，D3亮。

第五種情況：

E：電池電壓大于14V；

電池電壓大于14V時，Q3的導(dǎo)通狀態(tài)不變。三極管Q1，Q2會進入飽和區(qū)，使它們的管壓降進一步降低，不足以維持發(fā)光二極管D2的導(dǎo)通條件，D2會處于熄滅狀態(tài)。

這樣當(dāng)電池電壓大于14V時，D1，D2熄滅，D3亮。

整個講解說明過程是以電池電壓慢慢上升來的，實際使用電池是放電狀態(tài)，電池電壓慢慢下降，可以從后往前看。