電路圖天天讀（26）：快速充電電路圖集錦

　　TOP1 簡(jiǎn)易快速充電電源模塊電路模塊

　　采用NEC upd78F0547單片機(jī)為主控制器，通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電流，并可由液晶顯示器顯示輸出的電壓、電流值。主電路采用運(yùn)放LM324和達(dá)林頓管組成調(diào)節(jié)電路，電路設(shè)計(jì)合理，編程正確。除了完成題目要求外，電路設(shè)計(jì)了步進(jìn)設(shè)置功能，可設(shè)置不同的恒流和穩(wěn)壓值。

　　恒流、恒壓充電電路：這部分電路是整個(gè)電路的核心部分，主要由D/A轉(zhuǎn)換電路，恒流、恒壓調(diào)整電路，檢測(cè)電路組成。控制電路輸送來(lái)的數(shù)字信號(hào)由D/A轉(zhuǎn)換電路IC205轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓，然后送到電壓比較器IC201的正輸入端。輸出端取樣電阻上取得取樣電壓信號(hào)送到電壓比較器IC201的負(fù)輸入端，與基準(zhǔn)電壓比較，比較結(jié)果由IC201的輸出端反饋到T202，控制T202的導(dǎo)通狀態(tài)。由D201、 D202、R201、T203組成一個(gè)恒流源A，恒流值I=2Ud-Ube/R201 。T202的導(dǎo)通狀態(tài)影響著對(duì)恒流源A的吸收電流，從而改變恒流源A對(duì)調(diào)整管T201基極的驅(qū)動(dòng)電流，穩(wěn)定調(diào)整管T201的輸出值。為減小輸出紋波，調(diào)整管T201使用達(dá)林頓三極管。調(diào)整管T201基極電流由一恒流源提供，進(jìn)一步減小電源電壓波動(dòng)對(duì)調(diào)整管T201帶來(lái)的影響。電路采用懸浮驅(qū)動(dòng)。

　　電位器W103以及單片機(jī)（內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換）組成電壓檢測(cè)電路。W103將輸出電壓的取樣信號(hào)送單片機(jī)內(nèi)部的A/D電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)處理，并由LCD顯示器顯示測(cè)量值。取樣電阻R202、IC202以及單片機(jī)（內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換）組成電流檢測(cè)電路。取樣電阻R202上的取樣信號(hào)送 IC202處理、送單片機(jī)內(nèi)部的A/D電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)由單片機(jī)處理，并由LCD顯示器顯示測(cè)量值。

　　圖2.1 恒流、恒壓充電電路原理圖

　　圖2.2 D/A轉(zhuǎn)換電路原理圖

　　控制電路：控制電路主要由NEC upd78F0547單片機(jī)及外圍電路、鍵盤(pán)電路等組成。單片機(jī)接收檢測(cè)電路傳輸來(lái)的信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后將電壓和電流值顯示到液晶上。該電路能夠通過(guò)按鍵設(shè)定電源的輸出電壓值和電流值，通過(guò)控制D/A芯片的設(shè)定值實(shí)現(xiàn)控制輸出電壓值和電流值。并根據(jù)檢測(cè)實(shí)際輸出的電流（壓）值與設(shè)定值比較后，調(diào)整D /A芯片的設(shè)定值 ，使得電源的輸出穩(wěn)定、可靠。

　　圖2.3 CPU電路原理圖

　　圖2.4 鍵盤(pán)電路原理圖

　　顯示電路：采用4行8列的漢字液晶屏顯示實(shí)際的設(shè)定電流值、設(shè)定電壓值、實(shí)際輸出的電流值、實(shí)際輸出電壓值。電壓分辨率0.1V。電流分辨率1mA。液晶屏能夠在設(shè)定時(shí)顯示設(shè)定的電壓和電流值。

　　圖2.5 LCD顯示電路原理圖

　　電源電路：具有2組輸出直流輸出，一組為主輸出DC18V，作為充電電路的能源輸入；另一組輸出±DC 12V和DC 5V，給本電源中控制電路、恒流（壓）調(diào)整電路、顯示電路等部分提供工作電源。

　　圖2.6 電源電路原理圖

　　恒流輸出時(shí)，在100mA（慢充）和200mA（快充）可設(shè)置的基礎(chǔ)上，增加了電流值從100MA---200MA可調(diào)功能，步進(jìn)為20 mA。可設(shè)置多種恒壓輸出狀態(tài)，恒壓輸出值為：10V，9V，12V。以直流電源為核心，NEC upd78F0547單片機(jī)為主控制器，通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電流，并可由液晶顯示器顯示輸出的電壓、電流值。由單片機(jī)程控設(shè)定數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò) D/A轉(zhuǎn)換器輸出模擬量，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不同的電流（壓）?？煞€(wěn)定地實(shí)現(xiàn)恒壓或恒流充電狀態(tài)，并在恒流輸出時(shí)可設(shè)置電流100mA慢充和200mA快充，電壓（流）波動(dòng)和紋波電壓（流）小，并具有過(guò)熱保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)功能。

　　TOP2 便攜式設(shè)備快速充電電源電路模塊

　　輸入選擇電路模塊

　　輸入選擇電路用以實(shí)現(xiàn)對(duì)外接供電電源的選擇，本設(shè)計(jì)中采用目前主流的USB 供電以及電源適配器供電兩種方式，以適應(yīng)不同的供電環(huán)境，外接電源的供電電壓需在4.5V～6V 之間，當(dāng)兩者共同存在時(shí)，適配器具有優(yōu)先權(quán)，具體實(shí)現(xiàn)方法如圖3，分以下三種情況：

　　圖3 輸入選擇電路

　　只有電源適配器供電，PMOS 管截止，輸入電壓經(jīng)D1 降壓后，給后級(jí)電路供電，D1 采用肖特基二極管，導(dǎo)通壓降約為0.3V ；只有USB 供電，PMOS 管導(dǎo)通，D1 用于防止USB 接口通過(guò)電阻R2 消耗電能；兩者同時(shí)存在，PMOS 管截止，電源適配器輸入電壓經(jīng)D1 降壓后，給后級(jí)電路供電。

　　鋰電池充電管理電路模塊

　　鋰電池充電電路采用CN3052 鋰電池充電芯片，CN3052 可以對(duì)單節(jié)鋰電池進(jìn)行恒流或恒壓充電，只需要極少的外圍元器件，可編程設(shè)定充電電流，恒壓充電電壓為4.2V。并且符合USB 總線技術(shù)規(guī)范，非常適合于便攜式應(yīng)用的領(lǐng)域。應(yīng)用電路如圖4只需要很少的外部元件，輸出電壓4.2V，精度可達(dá)1% ，CE 為芯片使能端，高電平有效。綠色LED 用于指示電池是否處于故障狀態(tài)，紅色LED用于指示是否處于充電狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中TEMP 管腳接到地，未使用溫度檢測(cè)功能。R4 用于設(shè)定恒流充電電流。設(shè)計(jì)中R4 為10KΩ，充電電流為180mA。

　　圖4 鋰電池充電管理電路

　　電池輸出穩(wěn)壓電路模塊

　　因鋰電池電量不同時(shí)，輸出電壓可在大約3.5～4.3V之間變動(dòng)，采用低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）對(duì)電池輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，經(jīng)穩(wěn)壓后輸出恒定的3.3V 電壓，本設(shè)計(jì)采用TPS76333 穩(wěn)壓芯片，只需極少的外圍元件，使用方便，此穩(wěn)壓芯片最大可輸出150mA 電流。電路圖如圖5所示。

　　圖5 電池穩(wěn)壓電路

　　外接電源穩(wěn)壓電路模塊

　　因電池供電時(shí)，經(jīng)LDO 電路穩(wěn)壓后，輸出電流有限，當(dāng)有外接電源時(shí)，穩(wěn)壓方式采用SPX1117-3.3V 穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出電流可達(dá)800mA。交流電經(jīng)過(guò)整流可以變成直流電，但是它的電壓是不穩(wěn)定的：供電電壓的變化或用電電流的變化，都能引起電源電壓的波動(dòng)。要獲得穩(wěn)定不變的直流電源，還必須再增加穩(wěn)壓電路。電路圖如圖6 所示。

　　圖6 外接電源穩(wěn)壓電路

　　系統(tǒng)整體電路模塊

　　系統(tǒng)整體電路如圖 所示。由輸入選擇電路選擇外接電源的供電方式，電源輸入的電壓值為4.5~6 伏，有外接電源時(shí)，直接經(jīng)3.3V 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出，如果電池電量不足時(shí)，同時(shí)通過(guò)鋰電池充電電路對(duì)鋰電池進(jìn)行充電；沒(méi)有外接電源時(shí)，由鋰電池供電，經(jīng)3.3V低壓差線性穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出，供電選擇電路根據(jù)是否有外接電源，選擇由外接電源供電或者鋰電池供電。

　　圖8 整體電路

　　系統(tǒng)介紹一種通用性較強(qiáng)、成本低廉的便攜式電源系統(tǒng)，討論分析電源電路的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行控制，并利用軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。采用外接電源供電，也可由內(nèi)置鋰電池供電，系統(tǒng)最終輸出電壓均為 3V，系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種便攜式設(shè)備，有較強(qiáng)的實(shí)用性和較好的市場(chǎng)前景。

　　TOP3 實(shí)用鋰電池快速充電器電路模塊

　　電路原理：本電路帶充電狀態(tài)顯示功能，紅燈閃正在充，綠燈閃馬上要充滿，綠燈亮完全充滿。只要您有12V的電源就可以，接完電路后先別裝電池，調(diào)右下角的可調(diào)電阻，使電池輸出端為4.2V，再調(diào)左下角的可調(diào)電阻使LM358第三腳為0.16V就可以了，充電電流為380mA，超快，三個(gè)并連的二極管是降壓的，防止 LM317過(guò)熱，且LM317須加散熱片，圖中的三極管可以任意型號(hào)。

　　 開(kāi)關(guān)電源充電器整體電路

　　此開(kāi)關(guān)電源充電器，供電電壓源為110V，可方便地改為90～250V而繼續(xù)工作；輸出電壓5V，可改動(dòng)為輸出5～12V，特別適合無(wú)繩電話或手機(jī)的3.6V（或4～9V）電池作快速充電只用。

　　電路工作原理：由圖可知，VC1、L5以及C2等組成市電輸人整流濾波電路，C2兩端產(chǎn)生約300V的直流高壓。VT1、VT2、L1、L2等組成自激式振蕩電路，R3、 R4提供啟動(dòng)偏置電流，使VT1加電時(shí)即導(dǎo)通。當(dāng)主回路L1中有電流流過(guò)時(shí)，L2上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)其峰值超過(guò)3V時(shí)，VD5被擊穿，通過(guò)R8向VT2 提供偏流，使VT2飽和導(dǎo)通，VT1因偏置電壓被短路而關(guān)斷。當(dāng)L1中電流關(guān)斷時(shí)，L2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性反相，經(jīng)VD5、R8加反向偏壓于VT2基極，VT2轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，VT1經(jīng)R3、R4提供的偏置電流重新導(dǎo)通。如此循環(huán)往復(fù)，形成間歇自激振蕩。C5、R6用以改善振蕩波形，光電耦合器 OPT1用以調(diào)控振蕩器脈沖寬度。

　　L3、L4、C7等組成整流輸出電路，二極管3S90用于半波整流，RK14用于充電隔離，R18作為輸出電流采樣電阻。當(dāng)輸出電流超載（大于 0.8A）或短路時(shí)，R18上產(chǎn)生較大壓降，使OP1輸出電位急劇降低，光電耦合器控制振蕩脈沖變窄，由L1耦合到L3的平均能量也大幅度降低。即使輸出短路，輸出電流也僅有十幾毫安，從而避免了輸出端超載甚至短路對(duì)開(kāi)關(guān)電源自身造成的威脅。穩(wěn)壓部分由TL431等周邊電路組成，電壓采樣點(diǎn)取自被充電電池兩端，按圖中R13＋R14參數(shù)值，空載輸出電壓為5.25V。對(duì)于3.6V可充電池的最大充電電流為0.95A，適合對(duì)2A·h以上的鎳鎘或鋰電池直接充電。若用它對(duì)0.7～1A·h的鎳鎘或鋰電池充電時(shí)，充電回路內(nèi)可串接一只電阻為 1.5～2.5Ω、功率0.5W的限流電阻，使充電電流被限制在0.3～0.4A。

　　TOP4 智能快速充電電路模塊

　　一種智能快速充電器的設(shè)計(jì)。充電器基于MC68HC908SR12 單片機(jī)為控制核心，將 SR12 特有的模擬電路模塊、高精度 A/D 轉(zhuǎn)換 、 I 2 C 總線接口以及高速 PWM 等功能運(yùn)用到充電控制中，使用開(kāi)關(guān)電源作為充電器的供電設(shè)備。 開(kāi)關(guān)電源采用脈沖調(diào)制方式 PWM （ Pulse Width ModulaTIon ）和 MOSFET 、 BTS 、 IGBT 等電子器件進(jìn)行設(shè)計(jì)。開(kāi)關(guān)電源集成化程度較高，具有調(diào)壓、限流、過(guò)熱保護(hù)等功能。同線性電源相比其輸入電壓范圍寬體積小、重量輕、效率高。其缺點(diǎn)是有脈沖擾動(dòng)干擾，設(shè)計(jì)電路板時(shí)采用同主控板隔離和添加屏蔽罩等措施，來(lái)抑制干擾。

　　恒流恒壓電路是智能充電器的關(guān)鍵部分。恒流恒壓電路由 SR12 單片機(jī)片內(nèi)模擬電路模塊和片外的 MOSFET 開(kāi)關(guān)管、肖特基二極管、濾波電感、濾波電容等器件組成。模擬電路模塊是 SR12 的特有部件。它由輸入多路開(kāi)關(guān)、兩組 可程控放大器、片內(nèi)溫度傳感器、電流檢測(cè)電路等組成。可程控放大器總放大倍數(shù)為 1 ～ 256 。放大器的輸入可選擇為兩路模擬輸入腳（ ATD0 、 ATD1 ）、片內(nèi)溫度傳感器、模擬地輸入（ V SSAM ）。 ATD0 和 V SSAM 間可接一個(gè)電流檢測(cè)電阻，用于測(cè)量外部電流，它還連接至電流檢測(cè)電路，可在電流超過(guò)指定值時(shí)產(chǎn)生中斷并輸出信號(hào)。

　　基于RFID的手持機(jī)快速充電電路模塊

　　升壓電路的基本原理：常用Boost 升壓電路的原理如文獻(xiàn)所示。該電路實(shí)現(xiàn)升壓的工作過(guò)程可以分為兩個(gè)階段：充電過(guò)程和放電過(guò)程。第一個(gè)階段是充電過(guò)程：當(dāng)三極管Q1 導(dǎo)通時(shí)，電感充電，等效電路如圖1（a）所示。電源對(duì)電感充電，二極管防止電容對(duì)地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流首先以一定的比率線性增加， 這個(gè)比率與電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感中儲(chǔ)存了大量能量。

　　第二階段是放電過(guò)程：當(dāng)三極管Q1 截止時(shí)，電感放電，等效電路如圖2（b）所示。當(dāng)三極管Q1 由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會(huì)在瞬間變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時(shí)的值變?yōu)?。而原來(lái)的通路已斷開(kāi)，于是電感只能通過(guò)新電路放電，即電感開(kāi)始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時(shí)電容電壓可達(dá)到高于輸入電壓的值。

　　升壓電路的設(shè)計(jì)：升壓電路采用立锜科技的 RT9266B 高效率DC-DC 升壓芯片，RT9266B 具有功耗低、靜態(tài)電流小、轉(zhuǎn)換效率高、外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。芯片內(nèi)帶有自適應(yīng)的PWM 控制環(huán)、誤差放大器、比較器等，通過(guò)外接反饋電路，能夠?qū)⑤敵鲭妷涸O(shè)置為需要的任何幅值，具有很高的電壓精度。電路圖如圖2 所示。

　　從圖2 可知升壓電路通過(guò)外接10uH 電感儲(chǔ)能， 利用反饋電阻R1 與R2 控制升壓電路的輸出電壓， 利用RT9266B 內(nèi)部自待的PWM 控制器控制NMOS 管的導(dǎo)通與截止， 來(lái)控制升壓電路的輸出電流。由于該芯片內(nèi)部具有自適應(yīng)的PWM 控制器，能夠適應(yīng)較大的負(fù)載變化范圍。用該升壓電路將3.7V 2000mAh 聚合物鋰電池升壓至5V時(shí)，輸出電壓紋波只有40mV，最大輸出電流可達(dá)500mA。

　　TOP5 采用555時(shí)基全自動(dòng)快速充電電路模塊

　　電路原理：全自動(dòng)充電器的電路如下圖所示，充電器主要由RS觸發(fā)器、充電電壓上、下限設(shè)定電路及電源電路組成。RS 觸發(fā)器由555時(shí)基電路A組成，內(nèi)部的兩個(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓由5腳外接的穩(wěn)壓管VS提供，所以電路的復(fù)位電平為VS的穩(wěn)壓值即3V。充電電壓上限值設(shè)定電路由電位器RP2及電阻R3組成；充電電壓下限值設(shè)定電路由電位器RP3及電阻R4組成。電路電源由變壓器T降壓、二極管VD1～VD4橋式整流和電容 C1濾波后供給。

　　充電時(shí)應(yīng)根據(jù)待充電池G的節(jié)數(shù)和電池的種類(lèi)，調(diào)節(jié)RP3以設(shè)定充電的下限電壓，調(diào)節(jié)RP2設(shè)定充電的上限電壓。這樣，當(dāng)電池G電壓不足時(shí)，RP3滑動(dòng)端即時(shí)基電路2腳電平小于V5/2（這里的V5指時(shí)基電路5腳的電平，即VS的穩(wěn)壓值3V）時(shí)，時(shí)基電路A置位，3腳輸出高電平經(jīng) RP1、VD5向G充電，同時(shí)VL發(fā)光指示。當(dāng)G電量充足時(shí)，RP3的滑動(dòng)端即時(shí)基電路6腳電平大于V5，時(shí)基電路復(fù)位，3腳輸出低電平，充電停止，同時(shí) VL熄滅。調(diào)節(jié)RP1則可調(diào)整電池G的充電電流的大小，應(yīng)根據(jù)所充電電池的性質(zhì)而定，如充普通5號(hào)鎳鎘電池，充電電流一般可調(diào)整在50mA左右。二極管 VD5的作用是防止停止充電后，電池G向時(shí)基電路反灌電流。

　　電路原理：全自動(dòng)鎳鎘電池充電器的電路如下圖所示，充電器主要由電源電路、電壓比較器及指示電路等組成。電路電源由變壓器T降壓、二極管VD1～VD4整流、三端穩(wěn)壓集成塊A1穩(wěn)壓及電容C1、C2濾波后供給，電路通電后可輸出穩(wěn)定的9V直流電壓供充電器使用。電壓比較器由時(shí)基電路A2組成，在它的控制端5腳接有一個(gè)穩(wěn)壓二極管VS（穩(wěn)定電壓5.6V），所以將電路的復(fù)位電平定位在5.6Ｖ。發(fā)光二極管VL為充電指示器。1 節(jié)5號(hào)鎳鎘電池正常工作電壓為1.2V，充電終止電壓為1.4V左右。G為4節(jié)待充的鎳鎘電池，所以充電終止電壓為4&TImes;1.4V=5.6V。將電池裝入充電支架后，合上電源開(kāi)關(guān)S，便可開(kāi)始充電。由于電容C3兩端電壓不能突變，剛通電時(shí)，A2的2腳為低電平，A2被觸發(fā)置位，3腳輸出高電平，此高電平經(jīng)電位器RP、二極管VD5向電池G充電，改變RP值可以調(diào)節(jié)充電電流的大校此時(shí)A2的7腳被懸空，VL發(fā)光指示電路在充電。隨著充電不斷進(jìn)行，G兩端電壓逐漸升高，當(dāng)升至5.6V時(shí)，A2復(fù)位，3腳輸出低電平，充電自動(dòng)終止，同時(shí)A2內(nèi)部放電管導(dǎo)通，7腳輸出低電平，VL熄滅表示充電結(jié)束。

　　第一個(gè)圖中VD1～VD5選用 IN4001等硅整流二極管。VS選用3V、1/2W穩(wěn)壓二極管。VL選用普通紅色發(fā)光二極管。RP選用2W線繞電位器；RP2、RP3選用普通小型合成碳膜電位器，如WH5型等；R1～R4均選用1/8W碳膜電阻器。C1選用CD11-25V型鋁電解電容。T選用 220V/15V、5VA小型優(yōu)質(zhì)電源變壓器。 4節(jié)5號(hào)鎳鎘電池充電。第二個(gè)圖A1 選擇LM7809型三端穩(wěn)壓集成塊，應(yīng)為其加裝鋁質(zhì)散熱片。VD1～VD5選用IN4001型硅整流二極管。VS選用5.6V、1/2W穩(wěn)壓二極管，如 UZ-5.6B、IN5232型等。VL選用普通紅色發(fā)光二極管。RP選用2W線繞電位器，R1～R4均選用1/8W碳膜電阻器。C1選用 CD11-25V型鋁電解電容，C2、C3為CD11-16V型鋁電解電容。S選用普通1&TImes;1電源小開(kāi)關(guān)。T選用220V/12V、5VA小型優(yōu)質(zhì)電源變壓器。

　　TOP6 兩種智能手機(jī)充電電路模塊

　　第一種電路原理： AC220V電壓經(jīng)D3半波整流、C1濾波后得到約+300V電壓，一路經(jīng)開(kāi)關(guān)變壓器T初級(jí)繞組L1加到開(kāi)關(guān)管Q2 c極，另一路經(jīng)啟動(dòng)電阻R3加到Q2 b極，Q2進(jìn)入微導(dǎo)通狀態(tài)，L1中產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則L2中產(chǎn)生上負(fù)下正的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。L2中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)R8、C2正反饋至Q2 b極，Q2迅速進(jìn)入飽和狀態(tài)。在Q2飽和期間，由于L1中電流近似線性增加，則L2中產(chǎn)生穩(wěn)定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此電動(dòng)勢(shì)經(jīng)R8、R6、Q2的b-e結(jié)給C2 充電，隨著C2的充電，Q2 b極電壓逐漸下降，當(dāng)下降至某值時(shí)，Q2退出飽和狀態(tài)，流過(guò)L1中的電流減小，L1、L2中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性反轉(zhuǎn)，在R8、C2的正反饋?zhàn)饔孟?，Q2迅速由飽和狀態(tài)退至截止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)，+300V 電壓經(jīng)R3、R8、L2、R16對(duì)C2反向充電，C2右端電位逐漸上升，當(dāng)升至一定值時(shí)，在R3的作用下，Q2再次導(dǎo)通，重復(fù)上述過(guò)程，如此周而復(fù)始，形成自激振蕩。

　　在Q2導(dǎo)通期間，L3中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性為上負(fù)下正，D7截止；在Q2截止期間，L3中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性為上正下負(fù)，D7導(dǎo)通，向外供電。圖1 中，VD1、Q1等元件組成穩(wěn)壓電壓。若輸出電壓過(guò)高，則L2繞組的感應(yīng)電壓也將升高，D1整流、C4濾波所得電壓升高。由于VD1兩端始終保持 5.6V的穩(wěn)壓值，則Q1 b極電壓升高，Q1導(dǎo)通程序加深，即對(duì)Q2 b極電流的分流作用增強(qiáng)，Q2提前截止，輸出電壓下降若輸出電壓降低，其穩(wěn)壓控制過(guò)程與上述相反。另外，R6、R4、Q1組成過(guò)流保護(hù)電路。若流過(guò)Q2的電流過(guò)大時(shí)，R6上的壓降增加，Q1導(dǎo)通，Q2截止，以防止Q2過(guò)流損壞。

　　第二種 電路原理：220V 交流輸入，一端經(jīng)過(guò)一個(gè)4007半波整流，另一端經(jīng)過(guò)一個(gè)10歐的電阻后，由10uF電容濾波。這個(gè)10歐的電阻用來(lái)做保護(hù)的，如果后面出現(xiàn)故障等導(dǎo)致過(guò)流，那么這個(gè)電阻將被燒斷，從而避免引起更大的故障。右邊的4007、4700pF電容、82KΩ電阻，構(gòu)成一個(gè)高壓吸收電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)管 13003關(guān)斷時(shí)，負(fù)責(zé)吸收線圈上的感應(yīng)電壓，從而防止高壓加到開(kāi)關(guān)管13003上而導(dǎo)致?lián)舸?3003為開(kāi)關(guān)管（完整的名應(yīng)該是MJE13003），用來(lái)控制原邊繞組與電源之間的通、斷。當(dāng)原邊繞組不停的通斷時(shí)，就會(huì)在開(kāi)關(guān)變壓器中形成變化的磁場(chǎng)，從而在次級(jí)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

　　由于圖中沒(méi)有標(biāo)明繞組的同名端，所以不能看出是正激式還是反激式。不過(guò)，從這個(gè)電路的結(jié)構(gòu)來(lái)看，可以推測(cè)出來(lái)，這個(gè)電源應(yīng)該是反激式的。左端的 510KΩ為啟動(dòng)電阻，給開(kāi)關(guān)管提供啟動(dòng)用的基極電流。13003下方的10Ω電阻為電流取樣電阻，電流經(jīng)取樣后變成電壓（其值為10*I），這電壓經(jīng)二極管4148后，加至三極管C945的基極上。當(dāng)取樣電壓大約大于1.4V，即開(kāi)關(guān)管電流大于0.14A時(shí)，三極管 C945導(dǎo)通，從而將開(kāi)關(guān)管13003的基極電壓拉低，從而集電極電流減小，這樣就限制了開(kāi)關(guān)的電流，防止電流過(guò)大而燒毀（其實(shí)這是一個(gè)恒流結(jié)構(gòu)，將開(kāi)關(guān)管的最大電流限制在140mA左右）。

　　變壓器左下方的繞組（取樣繞組）的感應(yīng)電壓經(jīng)整流二極管4148整流，22uF電容濾波后形成取樣電壓。為了分析方便，我們?nèi)∪龢O管C945發(fā)射極一端為地。那么這取樣電壓就是負(fù)的（-4V左右），并且輸出電壓越高時(shí)，采樣電壓越負(fù)。取樣電壓經(jīng)過(guò)6.2V穩(wěn)壓二極管后，加至開(kāi)關(guān)管13003的基極。前面說(shuō)了，當(dāng)輸出電壓越高時(shí)，那么取樣電壓就越負(fù)，當(dāng)負(fù)到一定程度后，6.2V穩(wěn)壓二極管被擊穿，從而將開(kāi)關(guān)13003 的基極電位拉低，這將導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)或者推遲開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通，從而控制了能量輸入到變壓器中，也就控制了輸出電壓的升高，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓輸出的功能。而下方的 1KΩ電阻跟串聯(lián)的2700pF電容，則是正反饋支路，從取樣繞組中取出感應(yīng)電壓，加到開(kāi)關(guān)管的基極上，以維持振蕩。

　　TOP7 bq2004搭建的鎳氫電池快速充電電路模塊

　　電路原理：用bq2004搭建了一個(gè)鎳氫電池的快速充電電路，給10節(jié)鎳氫電池充電，快充電流最大為 2.25A，電路如圖所示。是電路開(kāi)始對(duì)電池進(jìn)行快速充電后，很快就跳到充滿的狀態(tài)了（不管電池是否充滿）。快速充電模式持續(xù)時(shí)間很短，均沒(méi)有超過(guò)封鎖時(shí)間；電路中熱敏電阻部分接入了6.2K定值電阻，可以保證任意時(shí)刻引起的快速充電終止；電路是根據(jù)DV2004S1的電路設(shè)計(jì)的，沒(méi)有MTP23P06V 這款PMOSFET，用AO4606的N管代替了2N7000。

　　 脈沖式快速充電器電路

　　電路原理：如圖為脈沖式快速充電器電路。本鎳鎘電池充電器采用大電流脈沖放電的形式，以達(dá)到快速充電的效果并能減少不良的極化作用，增加電池使用壽命。脈沖充電器的電路結(jié)構(gòu)由電路濾波、一次整流濾波、PWM變換、二次整流濾波、脈沖電路、充放電電路和反饋控制。該電路與普通開(kāi)關(guān)電源電路相比，多了脈沖產(chǎn)生電路與充放電電路部分。為了提高該電路的變換效率，PWM控制采用貴生動(dòng)力專用研發(fā)的集成控制器件；脈沖產(chǎn)生電路采用了555時(shí)基電路與十進(jìn)位計(jì)數(shù)器/分頻電路。DC/DC變換部分是使用貴生動(dòng)力專用研發(fā)的反激式電路。除了PWM控制本身的特性，如工作在準(zhǔn)諧振模式、空載降頻、動(dòng)態(tài)自供電、無(wú)載功耗低等特色外，均與常規(guī)反激式電路相似。

　　TOP8 基于單片機(jī)的鋰電池快速充電電路模塊

　　單片機(jī)電路

　　單片機(jī)芯片為Atmel公司的AT89C52單片機(jī)，B1為蜂鳴器，單片機(jī)的P2.0口輸出控制光耦器件，可以在需要時(shí)及時(shí)關(guān)斷充電電源。

　　圖2 52單片機(jī)電路原理圖

　　充電電路控制模塊

　　充電狀態(tài)輸出引腳/CHG經(jīng)反相器74LS04后與單片機(jī)的P3.2口連接，觸發(fā)外部中斷。PNP為P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管或三極管。D1為綠色發(fā)光二極管，處于通電狀態(tài)時(shí)亮；D2為紅色放光二極管，電源接通時(shí)亮。R1設(shè)置充電電流的電阻，阻值為2.8千歐，設(shè)置最大充電電流為500mA;C2為設(shè)置充電時(shí)間的電容，容值為100μF，設(shè)置最大充電時(shí)間為3小時(shí)。

　　圖3 充電電路控制部分

　　TOP9 電動(dòng)車(chē)快速充電器電路

　　電路原理：AC220V市電經(jīng)變壓器T1降壓，經(jīng)D1-D4全波整流后，供給充電電路工作。當(dāng)輸出端按正確極性接入設(shè)定的被充電瓶后，若整流輸出脈動(dòng)電壓的每個(gè)半波峰值超過(guò)電瓶的輸出電壓，則可控硅SCR經(jīng)Q的集電極電流觸發(fā)導(dǎo)通，電流經(jīng)可控硅給電瓶充電。脈動(dòng)電壓接近電瓶電壓時(shí)，可控硅關(guān)斷，停止充電。調(diào)節(jié)R4，可調(diào)節(jié)晶體管Q的導(dǎo)通電壓，一般可將R4由大到小調(diào)整到Q導(dǎo)通能觸發(fā)可控硅（導(dǎo)通）即可。圖中發(fā)光管D5用作電源指示，而D6用作充電指示。

　　電路特點(diǎn)：輸出電壓設(shè)定好后（例如36V），若被充電瓶極板脫落斷開(kāi)，造成某組電池不通，或出現(xiàn)短路，則電瓶端電壓即降低或?yàn)榱?，這時(shí)充電器將無(wú)輸出電流；若被充電瓶電壓偏離設(shè)定電壓，如設(shè)定電壓為36V，誤接24V、12V、6V電瓶等，充電器也無(wú)輸出電流，若設(shè)定為24V誤接為36V電瓶，由于充電器輸出電壓低于電瓶電壓，因而也不能向電瓶充電：充電器兩輸出端若短路時(shí)，由于充電器中可控硅SCR的觸發(fā)電路不能工作，因而可控硅不導(dǎo)通，輸出電流為零：若使用時(shí)誤將電瓶正負(fù)極接反，則可控硅觸發(fā)電路反向截止，無(wú)觸發(fā)信號(hào)，可控硅不導(dǎo)通，輸出電流為零：采用脈沖充電，有利于延長(zhǎng)電瓶壽命。由于低壓交流電經(jīng)全波整流后是脈動(dòng)直流，只有當(dāng)其波峰電壓大于電瓶電壓時(shí)，可控硅才會(huì)導(dǎo)通，而當(dāng)脈動(dòng)直流電壓處于波谷區(qū)時(shí)，可控硅反偏截止，停止向電瓶充電，因而流過(guò)電瓶的是脈動(dòng)直流電；?？焖俪潆?，充滿自停。由于剛開(kāi)始充電時(shí)電瓶?jī)啥穗妷狠^低，因而充電電流較大。當(dāng)電瓶即將充足時(shí)（36V電瓶端電壓可達(dá)44V），由于充電電壓越來(lái)越接近脈動(dòng)直流輸出電壓的波峰值，則充電電流也會(huì)越來(lái)越小，自動(dòng)變?yōu)殇噶鞒潆?。?dāng)電瓶?jī)啥穗妷罕怀涞秸鬏敵龅牟ǚ遄畲笾禃r(shí)，充電過(guò)程停止。經(jīng)試驗(yàn)，三節(jié)電動(dòng)車(chē)蓄電池36V（12V／12Ah三節(jié)串聯(lián)），用該充電器只需幾個(gè)小時(shí)即可充滿；電路簡(jiǎn)單、易于制作，幾乎不用維護(hù)及維修。

　　 采用單個(gè)智能電路的智能電池快速充電器電路

　　電路原理：圖中所示電池自動(dòng)充電器利用單個(gè)三極管作為最簡(jiǎn)單的窗口比較器。當(dāng)電池電壓低于預(yù)設(shè)值時(shí)，開(kāi)始對(duì)電池充電，當(dāng)電池電壓超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，自動(dòng)斷電。因該電路帶有精確可變電源壓，可精確地設(shè)定電池電壓的上、下限。采用15V直流電壓源對(duì)該電路供電，但電壓源與繼電器的NC引腳隔開(kāi)，以便阻止電壓通過(guò)電池引腳。首先，可變電源被固定在13.3V 并接至電路中被充電電池的兩端。VR1的滑動(dòng)塊按與電池正極相連之引腳方向被推至最末端。 VR2滑動(dòng)塊按與VR1相連之引腳方向被推至最末端。產(chǎn)生偏壓VR1，三級(jí)管導(dǎo)通。然后VR1的滑動(dòng)塊按與VR2引腳相連之方向被推至另一個(gè)末端。現(xiàn)將測(cè)試所用電壓源設(shè)為11.8V 。調(diào)節(jié)VR2，使三極管再次截止。當(dāng)測(cè)試電壓再次上升至13.3V dc時(shí)，調(diào)節(jié)VR1使三極管導(dǎo)通。設(shè)定好上、下限電壓之后，將NC腳接至電路中。此時(shí)的電池充電器已可以正常工作。

　　電池快速充電控制集成電路模塊

　　電路原理：電路由變壓器、二極管和穩(wěn)壓IC7805提供+5V電源電壓，電池電壓經(jīng)電阻R5、R6分壓后送入芯片的BAT端，為其提供取樣電壓。電阻分壓網(wǎng)絡(luò)輸入到BAT端的電阻不應(yīng)小于200kΩ。當(dāng)TM端接地時(shí)，相應(yīng)快充充電速率為1C，快充補(bǔ)足時(shí)間為80min。

　　TOP10 充電電池和單機(jī)快速充電器電路

　　單機(jī)鎳氫電池快速充電器電路

　　一塊可充電鎳氫電池的溫度和端電壓隨著電池的充電逐步上升，在電池完全充滿后開(kāi)始下降。所以，鎳氫電池充電器的主要任務(wù)是檢測(cè)到這個(gè)突變點(diǎn)并中斷充電，或者從快速充電切換到涓流充電。另外，在充電過(guò)程中對(duì)溫度和電壓進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控可以提供系統(tǒng)的安全性。DS2711/DS2712充電器具備上述功能。另外，它們可以單機(jī)工作，不需要微控制器或微處理器監(jiān)控。該系列產(chǎn)品是專門(mén)為單節(jié)AA或AAA可充電電池設(shè)計(jì)的，同時(shí)也適用于串聯(lián)或并聯(lián)的兩節(jié)電池。 DS2711采用線性控制結(jié)構(gòu)，DS2712采用開(kāi)關(guān)控制結(jié)構(gòu)。為了最大限度地延長(zhǎng)工作時(shí)間、節(jié)約電池能量，這些充電器有4種充電模式：預(yù)充電、快速充電、浮充和涓流充電。在浮充模式下，電池充滿后充電速率被切換到一個(gè)比較低的速率。

　　除監(jiān)控功能外，DS2711/DS2712充電器還帶有內(nèi)部計(jì)時(shí)器，通過(guò)連接到TMR引腳的外部電阻設(shè)定最大充電時(shí)間，可將快速充電時(shí)間設(shè)置在 0.5到10小時(shí)。浮充時(shí)間已經(jīng)設(shè)定為最大充電時(shí)間的一半（0.25到5小時(shí)）。由快速充電模式下，如果超過(guò)最大充電時(shí)間，充電器會(huì)從快速充電模式切換到浮充模式，同時(shí)復(fù)位計(jì)時(shí)器。計(jì)時(shí)器開(kāi)始為浮充過(guò)程計(jì)時(shí)，如果達(dá)到預(yù)定的浮充時(shí)間，充電器將從浮充模式切換到涓流模式。

　　VP1、VP2用于監(jiān)視電壓，THM1、THM2配合熱敏電阻用來(lái)監(jiān)測(cè)電池的溫度。TMR（計(jì)時(shí)器）和RSNS（檢流電阻）用于設(shè)定充電時(shí)間和充電電流。DS2711/DS2712的另外一個(gè)特性是可以檢測(cè)電池充電故障和堿性原電池。如果發(fā)生這些情況，充電器會(huì)自行關(guān)機(jī)。

　　單機(jī)鋰離子電池快速充電器電路

　　因?yàn)椴恍枰獧z測(cè)電壓變化率（dV/dt），鋰離子電池充電器比鎳氫電池簡(jiǎn)單。同時(shí)，由于鋰離子電池對(duì)過(guò)充非常敏感，充電器需要一個(gè)精確的4.2V±50mV電源保證恒功率充電。至于鎳氫電池，充電器不僅需要電壓監(jiān)測(cè)，還需要其它監(jiān)控功能（溫度、計(jì)時(shí)等）。

　　單機(jī)鋰離子電池充電器MAX8601內(nèi)置所謂的Vbatt可控電壓源，它可以在+25℃提供4.2V±0.021V，或在40℃《85℃提供 4.2V±0.034V的精度。當(dāng)通過(guò)VBATT連接給鋰離子電池充電時(shí)，充電器可以保持恒定輸出功率（圖5），外部電阻（接SETI引腳）和外部電容（接CT引腳）可以設(shè)定充電電流和內(nèi)部計(jì)時(shí)。該充電器還通過(guò)一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)電阻來(lái)監(jiān)控電池的溫度。

　　MAX8601充電器的主要優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)外部適配器或USB端口給電池充電。USB端口根據(jù)USEL引腳的設(shè)置可以提供 100mA、500mA電流。該芯片會(huì)自動(dòng)選擇外部電源（主適配器或USB）。如果兩個(gè)電源同時(shí)存在，它會(huì)選擇主適配器進(jìn)行充電。任何一個(gè)電源都必須能夠提供最小4.5V的電壓。DS2711/DS2712和MAX8601都是單機(jī)充電器，它們具有多種監(jiān)控功能（電壓、電流、溫度、計(jì)時(shí)等），既不需要微控制器監(jiān)控，也不需要電源浪涌保護(hù)，而且提供清晰、簡(jiǎn)單的外部切換。