自動(dòng)鉛酸電池充電器電路分析

自動(dòng)鉛酸電池充電器電路設(shè)計(jì)用于在不同的充電模式（即升壓模式和浮動(dòng)模式）下為 12V 和 40Ah充電。該電路可用于通過替換具有更高額定值的變壓器和功率晶體管來為大容量逆變器電池充電。為了了解電池和充電器單元的狀況，該電路與視聽指示單元結(jié)合在一起。在進(jìn)入電路描述和工作之前，讓我們看看它的顯著特點(diǎn)：

自動(dòng)鉛酸電池充電器電路的特點(diǎn)

自動(dòng)為電池充電并保持電池電量。

兩種充電模式，即升壓模式和浮動(dòng)模式

四態(tài)電池電量指示

用于安全放電的蜂鳴器指示燈

為穩(wěn)壓器IC提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)

自動(dòng)鉛酸蓄電池充電器電路的電路說明

自動(dòng)鉛酸電池充電器電路分為四個(gè)不同的部分。

控制電路電源：對(duì)于運(yùn)算放大器的工作，我們需要一個(gè)雙電源，即正電源和負(fù)電源。為此，使用中心抽頭變壓器 TR1，該變壓器將 110V/220V主電源轉(zhuǎn)換為 12V-0-12V。該電壓使用半波整流器轉(zhuǎn)換為正負(fù)電源。次級(jí)端子的上部 （12V-0V） 充當(dāng) +ve 電源，而下部 （0V-12V） 充當(dāng)-ve 電源。在本節(jié)中，二極管和電容器的連接相對(duì)，如下圖所示。該整流輸出使用兩個(gè)電容 C1 和 C2 進(jìn)行濾波，每個(gè)電容均為 220uF。

圖1：控制電路電源

施密特觸發(fā)電路：施密特觸發(fā)電路設(shè)計(jì)用于約1V的窗口，它還避免了繼電器顫動(dòng)。U1（引腳 2）的反相輸入通過分壓器網(wǎng)絡(luò)連接到電池 +ve端子，該網(wǎng)絡(luò)使用兩個(gè)串聯(lián)電阻 R1 和 R2 構(gòu)建，每個(gè)電阻為 100K。該引腳上的電壓始終是電池端子電壓的一半。U1 的同相輸入（引腳 3）通過電阻 R4 和R5 連接到 LM7806 （U2） 固定穩(wěn)壓器的輸出，以獲得基準(zhǔn)電壓。為了保護(hù)穩(wěn)壓器IC，將二極管連接到其GND引腳，如下圖所示。

圖 2：施密特觸發(fā)繼電器驅(qū)動(dòng)器電路

兩個(gè)齊納二極管 ZD1 和 ZD2背靠背連接，以保護(hù)晶體管免受過壓影響。在正常工作期間，其中一個(gè)齊納二極管熄滅，因此這些二極管幾乎沒有影響。但是，當(dāng)運(yùn)算放大器U1的輸出電壓超過其極限時(shí)。一個(gè)齊納管打開“ON”并將波形切割到一定水平以保護(hù)晶體管。

運(yùn)算放大器 U1 進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)晶體管 Q1，晶體管 Q1 進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)晶體管 Q1，晶體管 Q1 進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)晶體管 Q2。晶體管 Q2 驅(qū)動(dòng)繼電器RL1。發(fā)光的 LED1 表示電池正在以 Boost 模式（大電流模式）充電。

電池充電電路：電池充電器單元圍繞變壓器 TR2、半波整流器、穩(wěn)壓器和達(dá)林頓對(duì)或晶體管構(gòu)建。變壓器 TR2 將 110V/220V 交流電源轉(zhuǎn)換為18V 交流電源，并使用半波整流器進(jìn)一步整流。整流輸出使用高阻值電容進(jìn)行濾波，并連接到繼電器 RL1 的常開觸點(diǎn)。

圖 3：電池充電電路

浮充電部分圍繞一個(gè) 12V 穩(wěn)壓器、兩個(gè)晶體管、一個(gè)二極管和兩個(gè) LED
構(gòu)建。穩(wěn)壓器U5的GND引腳（引腳2）通過二極管和兩個(gè)LED串聯(lián)連接接地，如圖所示。GND引腳在兩個(gè)LED和一個(gè)二極管的幫助下保持在3.9V。這樣做是為了在穩(wěn)壓器的輸出端子（12V + 3.9V） 產(chǎn)生 15.9V。

U3 輸出引腳的 15.9V 電壓連接到晶體管 Q3 的基極，該基極與晶體管 Q4
一起。這兩個(gè)晶體管形成達(dá)林頓對(duì)。每個(gè)晶體管壓降0.7V，因此，在晶體管Q4的發(fā)射極引腳上獲得14.5V。該電壓通過串聯(lián)二極管 D7提供給電池端子。該二極管進(jìn)一步壓降 0.7V，最后在電池端子獲得 13.8V。

電池監(jiān)控部分：電池監(jiān)控部分圍繞四通道運(yùn)算放大器 IC LM324
構(gòu)建。所有運(yùn)算放大器都配置為比較器。電池電壓通過由三個(gè)電阻R11、R12和R18構(gòu)建的分壓器網(wǎng)絡(luò)提供給每個(gè)比較器的同相輸入。該網(wǎng)絡(luò)的輸出是可用電池電壓的
1/3。該比較器的反相引腳通過可變電阻器VR1連接到穩(wěn)壓器IC U5的輸出端。這是基準(zhǔn)電壓。

圖 4：電池監(jiān)視器和指示單元

根據(jù)比較器充電的電池電壓輸出，LED因此會(huì)發(fā)光。用戶可以通過調(diào)整 VR1 可變電阻來設(shè)置最大和最小電荷水平。當(dāng)電池電壓低于
10V（即低于安全放電水平）時(shí)，蜂鳴器聲音表示已超過安全放電限值。

自動(dòng)鉛酸電池充電器電路的完整電路如圖 5 所示。

在電路上工作

升壓模式下的電池充電：當(dāng)電池放電或低于 11.66V 時(shí)，施密特觸發(fā)器打開繼電器，電池開始在升壓模式下以 3A 左右的速度充電。當(dāng)電池電壓增加到
13.64V 時(shí)，施密特觸發(fā)器關(guān)閉繼電器。升壓充電模式被切斷，但浮充電部分持續(xù)為電池充電。

升壓充電路徑從變壓器 TR2 開始，經(jīng)過二極管 D5，然后是繼電器 RL1 的繼電器常開觸點(diǎn)，最后是二極管 D7。

浮動(dòng)模式下的電池充電：當(dāng)電池的充電水平達(dá)到 13.64V 時(shí)，升壓模式停用。它持續(xù)為電池充電并保持最大電池電壓水平。

浮充電路從變壓器TR2開始，經(jīng)過二極管D5，然后經(jīng)過達(dá)林頓對(duì)晶體管，最后通過二極管D7。

PCB圖：自動(dòng)鉛酸電池充電器電路的PCB是使用Altium PCB設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的。實(shí)際尺寸的焊錫側(cè)和元件側(cè)分別如圖 6 和圖 7 所示，而圖 8
顯示了充電器電路的 3D 視圖。從下面給出的鏈接下載PDF格式的實(shí)際尺寸PCB。

圖 6：焊錫側(cè) PCB

圖 7：元件側(cè) PCB

圖 8：自動(dòng)鉛酸電池充電器電路的 3D 視圖

組件列表