推出具有過充和深度放電保護(hù)功能的 12 V 電池充電器

大多數(shù)情況下，在廣泛的項(xiàng)目中，我們已經(jīng)看到鉛酸蓄電池在供電線路故障期間經(jīng)常被用作備用電能來源，以便系統(tǒng)高效運(yùn)行。在市電供應(yīng)故障的情況下，使用存儲在電池中的能量（即電力），稍后當(dāng)市電供應(yīng)可用時(shí)，電池中的能量通過名為充電器的設(shè)備從市電恢復(fù)。電池在充電和放電過程中經(jīng)歷化學(xué)過程，一個(gè)在正向，另一個(gè)在反向。由于即使在電池恢復(fù)完全能量后，充電器電路仍會繼續(xù)“開啟”狀態(tài)，因此可能會產(chǎn)生一些嚴(yán)重的問題，沒有考慮過這種情況嗎？不用擔(dān)心，該電路經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，還包括電池過度充電影響的解決方案。

電池特性 |12 V 電池充電器，具有過充和深度放電保護(hù)功能

觀察制造商指定的電池的安培小時(shí)容量，我們可以大致計(jì)算出電池完全充電后可以使用的持續(xù)時(shí)間。如果電池讀數(shù)為 90 安培小時(shí)，它可以以 9
安培的速率提供電流約 10
小時(shí)。如果我們使用超出其容量的電池，則電池將完全損壞;板上將涂有無法去除的不溶性硫酸鉛分子。這種狀態(tài)稱為電池的深度放電，之后電池就沒有用了。這種狀態(tài)可以從電池電壓中預(yù)測。對于最常見的
12 伏電池，此級別為 10.8 伏。因此，電池電壓不應(yīng)低于 11 伏，以免造成損壞。

在這里，我們提出了一種可靠而有效的方法，以確保電池容量的正確利用，同時(shí)保護(hù)電池。電路“具有過充和深度放電保護(hù)的 12 V
電池充電器”的設(shè)計(jì)使其在充滿電條件下切斷 12 伏電池的充電，并在達(dá)到安全限值時(shí)切斷電池放電。

具有過充和深度放電保護(hù)功能的 12 V 電池充電器的充電電路：-

金屬盒中的變壓器是形成充電部分的東西。變壓器的初級側(cè)連接到交流電源（圖 1）。變壓器的次級通常有一個(gè)中央端子，其側(cè)面的兩個(gè)端子是 12
伏交流電。

中心抽頭端子直接連接到電池的負(fù)極。另外兩個(gè)端子連接到兩個(gè)二極管的陽極端。另一端，即二極管的陰極端，連接在一起，并通過電流表和安全保險(xiǎn)絲引導(dǎo)到電池的正極端子。

要切斷充電，當(dāng)電池充滿電時(shí)，即 13.2 伏，可以使用帶有繼電器的電路板。在電路中，該板有一個(gè)齊納二極管，其基準(zhǔn)電壓為 5.1 V（圖
2）。通過齊納管的電流通過電源電壓的 1.8k 電阻保持在約 5mA，電源電壓約為 12-15 伏。

該基準(zhǔn)電壓被置于晶體管 T1 的發(fā)射極上，晶體管 T1 的基極通過由 4.7k 和 3.3k 電阻組成的電位分壓器以及 2.2k
的預(yù)設(shè)來檢測電池電壓。如果基極電壓不超過 0.6 伏，則發(fā)射極電壓，晶體管 T1 不導(dǎo)通;晶體管 T2 也不導(dǎo)通，因?yàn)槠浒l(fā)射極和基極的電壓相同且等于 Vs。當(dāng)
T1 的基極上升到 5.7 伏以上時(shí)，T1 開始導(dǎo)通，集電極電壓降至 Vs 以下。PNP 晶體管 T2 的基極電壓低于其發(fā)射極的基極電壓——最終，T2
也導(dǎo)通，繼電器通電。

還有另一個(gè)電位分壓器，由兩個(gè) 4.7k 電阻和 2.2k 預(yù)設(shè)組成。晶體管 T3 在其發(fā)射極處感應(yīng)相同的齊納電壓 5.1
伏，在基極處感應(yīng)電池電壓。如果電池電壓約為 11 伏，則晶體管完全導(dǎo)通，集電極電壓保持在 5.2 伏左右。T3 的集電極通過二極管 D3 連接到 T1
的基極。如果電池電壓降至 11 伏以下，則 T3 的導(dǎo)通降低，集電極電壓上升。然后進(jìn)行D3以提高T1的基極電壓。晶體管 T1 和 T2
按順序?qū)?，繼電器通電。

為避免過充電或深度放電截止期間繼電器觸點(diǎn)閃爍，在 T2 的集電極和 T1 的基極之間放置了 47k 的反饋電阻。繼電器兩端的 100uF
電容也減少了閃爍。如果需要進(jìn)一步阻尼，應(yīng)在 T1 的底部設(shè)置冷凝器。

過充電和深放電截止均由單個(gè)繼電器提供。因此，它必須是雙觸點(diǎn)繼電器。通常，充電器在 A 點(diǎn)的直流輸出通過一個(gè)普通觸點(diǎn)為電池充電（圖
3）。電池也連接到另一個(gè)觸點(diǎn)的極點(diǎn)，電池輸出取自其正常觸點(diǎn)。雙 LED 用作過充電和深度放電截止指示燈。當(dāng)繼電器因過充電而通電時(shí)，A 處的電壓會亮起 LED
的綠色部分，同時(shí)反向偏置紅色部分。在放電過程中，如果繼電器被激活，紅色部分將發(fā)光，因?yàn)?A 處的電壓不存在。

設(shè)置時(shí)，首先將預(yù)設(shè) VR2 設(shè)置為最高電源。然后通過充電讓電池電壓上升到 13.2 伏。設(shè)置預(yù)設(shè) VR1 以在略高于 13.2
伏的電壓下切斷充電。

令人滿意的設(shè)置檢查機(jī)制如下。首先，通過電流表對電池放電一段時(shí)間。例如，讓電流為 5 安培，時(shí)間為 8 分鐘。然后讓電池充電。如果充電電流為 4
安培，則所需的最短充電時(shí)間由 4t = 5×8 給出。

這是一個(gè)問題。充電電流不穩(wěn)定。所以你必須找到平均電流。通過多次重復(fù)上述過程，您必須修復(fù)當(dāng)前，請記住，充電期間提供的功率應(yīng)略大于電池在放電期間提供的功率。

當(dāng)電池電壓為 13.2 伏時(shí)，將電池夾從前一個(gè)單元的正極端子移至正極（6 伏電池中的 12 個(gè)單元）。然后到達(dá)電路板的電壓為 13.2×5/6= 11
伏。使用此電壓設(shè)置預(yù)設(shè)的 VR2 用于放電截止。

具有過充和深度放電保護(hù)功能的 12 V 電池充電器零件清單

電阻器（全部 1/4 瓦，± 5% 碳）

R1、R7、R8= 4.7KΩ

R2、R4= 3.3 KΩ

R3、R9= 1.5 KΩ

R5= 47?

R6= 47 KΩ

R10= 1 KΩ

虛擬現(xiàn)實(shí)1、虛擬現(xiàn)實(shí)2= 2.2 KΩ

電容器

C1= 1000 μF，25V （電解電容）

C2= 200 μF，16V （電解電容）

C3= 100 μF，16V （電解電容）

C4= 0.01 μF 至 100 μF，16V

半導(dǎo)體

T1、T3= BC147 （硅NPN晶體管）

T2= SK100（通用、中等功率PNP晶體管）

D1、D2= 1N5401 （恢復(fù)整流二極管）

D3= 1N4001 （Genera 提出整流二極管）

D4= 1N4148 （硅開關(guān)信號二極管）

ZD公司1= 5.1 V/250mW（齊納二極管）

發(fā)光二極管1= 雙色 LED

雜項(xiàng)

X1= 230V AC 初級至 12V-12V、3 AMP 次級變壓器

RL系列1= 12V，100Ω繼電器

電流表