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(guò)替換具有更高額定值的變壓器和功率晶體管來(lái)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(tīng)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(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)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(méi)有影響。但是，當(dāng)運(yùn)算放大器U1的輸出電壓超過(guò)其極限時(shí)。一個(gè)齊納管打開(kāi)“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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(hù)可以通過(guò)調(diào)整 VR1 可變電阻來(lái)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(guò)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(kāi)繼電器，電池開(kāi)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(kāi)始，經(jīng)過(guò)二極管 D5，然后是繼電器 RL1 的繼電器常開(kāi)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(kāi)始，經(jīng)過(guò)二極管D5，然后經(jīng)過(guò)達(dá)林頓對(duì)晶體管，最后通過(guò)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

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