基于LM3914制作的自動充電器的工作原理

工作原理 工作過程

本充電電路具有放電功能，放電完畢自動轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)，充至約90％后自動進(jìn)入小電流續(xù)充至滿。兼有電池電量指示功能，LED1～LED10指示的電壓值見附表。

工作原理

路如圖1。LM3914是電平、電壓LED顯示驅(qū)動集成電路，可工作于點／線顯示狀態(tài)，其內(nèi)部框圖如圖2所示。LM3914內(nèi)包含有一個可調(diào)基準(zhǔn)電壓源和10個電壓比較器，10個1kΩ的精密電阻串聯(lián)組成分壓器，分別向各電壓比較器提供比較基準(zhǔn)?？赏ㄟ^外部電路向第⑥腳（電阻分壓器高輸入端）和第④腳（電阻分壓器低輸入端）提供所需基準(zhǔn)電壓。電阻分壓器將⑥、④腳間電壓均分為十段，與輸入電壓進(jìn)行比較，相應(yīng)的電壓比較器便輸出低電平（點顯示狀態(tài)時；若置于條顯示狀態(tài)，則低于輸人電壓的比較器均輸出低電平），驅(qū)動對應(yīng)的LED發(fā)光。內(nèi)含的可調(diào)基準(zhǔn)電壓源由⑧腳調(diào)節(jié)，⑦腳輸出。圖1中，⑦、⑧腳外接電阻R1l、R2可控制基準(zhǔn)電壓源輸出端⑦腳的電壓，其值=1.25（1+Rl／R2）。本充、放電路利用其基準(zhǔn)電壓源輸出的電壓，作為控制充電的終止電壓，其值為1.25（1+120／1000）=L4V。由④腳的外接電阻R3控制①腳LED1的點亮啟動電壓，即放電的終止電壓，其值=1.4（21.5+1）／（10+21.5）=1lV。印刷板如圖3所示。為了便于自制，三極管全部用TO-220封裝形式設(shè)計。

工作過程

接通電源，K2閉合，接人充電電池，電池電壓由⑤腳輸入到電壓比較器進(jìn)行比較，此時若電池電壓低于1.4V且可控硅SCR未觸發(fā)，V2、V4截止，⑩腳高電平經(jīng)R6使V1截止，V3、V5導(dǎo)通，電源經(jīng)K2、R12、V5給電池充電。因本電路的LM3914工作在點顯示狀態(tài)，所以只有相應(yīng)的電壓比較器輸出低電平，對應(yīng)LED（LEDl0以下之一）點亮，指示此時電池充電電量。當(dāng)電池充電電壓上升至1.4V時，⑩腳輸出低電平，V1、V2導(dǎo)通，V3、V5截止，停止充電。若電池需要放電時，按一下放電按鈕K，可控硅SCR導(dǎo)通，V2、v4導(dǎo)通，V2使V3、V5截止，電池經(jīng)R11、V4放電，V2、V4的驅(qū)動電流經(jīng)R7、R9、SCR、R4.使LED1l點亮，指示電池正在放電，電池電壓使對應(yīng)LED點亮，指示此時電池放電電量。當(dāng)電池放電至1.0V時，①腳輸出低電平，可控硅SCR退出導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗琕2、V4亦截止，V3、V5導(dǎo)通，自動給電池進(jìn)行充電。電阻R4、R5為下拉電阻，其作用是分別使①、⑩腳在低電平狀態(tài)時電位更低，使放電、充電終止動作更為可靠。LED0為電源指示。若要顯示電池空載時電量，需將K2斷開。

實際使用中，當(dāng)電池充電電壓剛上升至充電極限電壓（1.4V）時，第10個電壓比較器輸出端⑩腳輸出低電平，經(jīng)過V5、V2、V1、V3的作用使充電停止，但充電時（特別是大電流充電時）電池電壓并不是電池的實際電壓，充電停止后，電池電壓會下降少許，于是又開始充電，此過程充電一停止一電壓下降一再充電一再停止……這時表現(xiàn)為充電電流開始下降，電池電壓越接近1.4V，充電電流越小，最后變?yōu)殇噶鞒潆姡s幾毫安）。電池電壓穩(wěn)定在1.4V，不會過充，非常安全。

元件選擇

SCR用1A以下的小型單向可控硅，若按下K鈕后，SCR不能保持導(dǎo)通，可在其陰極接一個2k1）左右的電阻，以增加它的負(fù)載，加大導(dǎo)通電流即可。選擇不同的R1阻值，本電路可對多節(jié)充電電池進(jìn)行充、放電。充、放電電流分別由R12、R11決定。本電路中充電電流約120mA，放電電流約100mA。