充电器对Ni-Mh充电电池的使用寿命有较大的影响,很多成品充电器,无论是定时恒流.检测电压差。电池温升的方式,常常发现电池被充得严重发热,有过充现象,影响电池的使用寿命。定时恒流式是依据电池容最和充电电流的大小来确定其定时时间,但电池在用户使用之后的容量不能确定,因此,容易造成过充。一般的自动检测快充充电器,由于充电电流较大,在电池内阻上有较大的压降和发热,故对电池造成损伤。
综上考虑,特设计一针对Ni-Mh电池的充电器,采用电压恒定的控制方式,对充电电流分四段恒流充电,充电电流分别是410mA、200mA、85mA和28mA。随着充电电流递减,电地将被充电逼近至最大容量。而且,在上述四个阶段完成之后,以5mA的小电流对电池继续进行涓流充电,确保其容量在长时间下不会下降。充电电池可为两支充电电池或四支电池f两个串联,再将两组电池并联,每组的充电电流将减半)。电路的关键是如何判断电池充电结束和其最高充电电压的设定。
例如每支Ni-Mh电池的电动势为1.315V,考虑电池本身的内阻,充电电压的最高值应在l.43~1.5V为佳。电池使用时间过久后,电池的电压(电动势)不会变低,而是其电解液耗尽,内邮电阻变大,输出电量的能力降低。所以对电池充电是否结束,最终的判断还是电压。两个电池串联充电的形式,其最高的充电电压控制在3V。
设定充电操作方法见附图。一开始恒流快充阶段(充电电流410mA),因充电开始时,两个电池相串的电压小于其设定的最高充电电压值(3V左右),IC555的(3)脚输出低电平.V1~V4导通。充电电流恒定在420mA左右,当电池两端的电压逐步升高到充电设定的最高电压(3V左右)时.v5、V6的集电极变成低电平.555芯片首次翻转(3)脚输出高电平),触发单向可控硅SCR4导通,V4关断。转人充电的第二阶段,充电电流恒定在200mA左右,由于充电电流的突然减少,充电电池两端的电压将向下跌落,使555芯片重新复位(3)脚输出低电平),其余的三个充电回路仍然导通,充电器将以200mA的电流对电池进行充电。电池电压又将逐步升高到充电设定的最高电压。然后电路再翻转,触发SCR3.使V3关断。重复上述的过程,V2、V4将以此触发关断。充电四个阶段结束,充电电路以小电流对电池继续进行涡流充电。该小电流对电池不会产出伤害,可保持电池的电量。
Dl、ZI、R22可设定电池的最高充电电压值.R22阻值的增加,其最高电压值将下降,反之亦然。R16、Rll、R7、R24是限制每个阶段的充电电流值。R18 ~R20、C2~C4起延时作用,确保V1—V4逐个触发翻转。
L1—L4为充电指示,对应的LED亮时,表示相应的分段充电正在进行。当L1~L4熄灭.L5点亮时,表示充电结束,充电器进入涓流保持状态。
该充电器第一阶段的快充电流控制在410mA左右,对容量在lOOOmA~2500mA的电池均能使用。但由于采用了四段逼近的充电方式,四个分段的充电过程全部完成,将需要较长的时间。在实际使用时,当充电至第二阶段之后,充电容量已达到95%以上,电池可以正常使用了。
一般情况下.2—3级分段充电已经足够,可去掉相应的线路进行简化。