電子小白也能搭：無(wú)MCU的鎳鎘充電器設(shè)計(jì)，附完整電路圖
發(fā)布日期:2025-11-29
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鎳鎘(NiCd)電池因其高能量密度和長(zhǎng)壽命而被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品中。制造商通常建議使用恒流充電方式。包括維基百科在內(nèi)的多個(gè)網(wǎng)站建議，應(yīng)以0.1C的速率(即額定容量的10%)安全地為鎳鎘電池充電14至16小時(shí)，而不是10小時(shí)。
慢速充電不會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高，從而避免影響電池壽命。由于充電過程中會(huì)損失能量，因此需要向電池提供比其實(shí)際容量更多的能量。所以，充電時(shí)間需要14到16個(gè)小時(shí)，而不是10個(gè)小時(shí)。
電池充電器
圖1所示電路用于對(duì)由兩節(jié)AA型1200mAh電池組成的鎳鎘電池組進(jìn)行慢速充電。電池以120mA(1200mA的10%)的恒定電流充電約15小時(shí)。
圖1：低成本鎳鎘電池(2節(jié)AA型1200mAh電池組)慢充電路圖，帶充電容量指示功能。U5和U6 LED條形圖中的每個(gè)段表示充電容量增加10%。由于充電電流恒定，因此充電時(shí)間代表充電容量。10小時(shí)后，電池應(yīng)充滿。充電時(shí)間比實(shí)際需要的時(shí)間稍長(zhǎng)一些，是為了彌補(bǔ)充電過程中的能量損耗。R2和C1用于計(jì)數(shù)器的上電復(fù)位。圖中未顯示U2、U3、U7和U8的Vcc和GND引腳。它們必須分別連接到9V直流電源和Vss。本電路不追求時(shí)間精度，每個(gè)段可能持續(xù)亮大約1小時(shí)。
每充電一小時(shí)，LED條形圖上的一個(gè)段(U5和U6)就會(huì)亮起。15小時(shí)后，充電自動(dòng)停止。該電路并非基于微控制器，因此即使沒有編程知識(shí)或編程器的人也能搭建此電路。由于無(wú)需精確計(jì)時(shí)，因此這里未使用晶體振蕩器定時(shí)電路。
工作原理
U1為555定時(shí)器，配置為非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，用于產(chǎn)生寬度為0.88秒的脈沖序列。R7可替換為一個(gè)50K歐姆的電阻和一個(gè)50K歐姆的多圈電位器串聯(lián)，用于調(diào)節(jié)。LED D2以該頻率閃爍。
U7將此脈沖序列進(jìn)行分頻。引腳1輸出212分頻后，得到脈沖寬度為1小時(shí)的脈沖序列。U2A對(duì)這些脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。
U3是一個(gè)4線到16線解碼器，具有低電平有效輸出。選定的輸出變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，對(duì)應(yīng)的條形圖段會(huì)亮起，而所有其他輸出保持高電平。由于U3的第15引腳(即第16個(gè)輸出)保持高電平，Q1導(dǎo)通，電池開始充電，D1也開始發(fā)光。
U4配置為恒流發(fā)生器。當(dāng)R3設(shè)置為10Ω時(shí)，充電電流設(shè)置為100mA，即1200mA的10%。
第一個(gè)小時(shí)內(nèi)，U3的11腳輸出為低電平，LED條形圖U5的第一段亮起。1小時(shí)后，計(jì)數(shù)器U2A加一，U3的9腳輸出為低電平，LED條形圖的第二段(U6)亮起。
這個(gè)過程會(huì)一直持續(xù)到第15段指示燈亮起，表示充電已進(jìn)行15小時(shí)。當(dāng)充電進(jìn)入第16小時(shí)時(shí)，U3的第15引腳輸出變?yōu)榈碗娖剑琎1關(guān)閉。
充電停止，“充電中”指示燈D1熄滅。該低電平輸出連接至U8B反相器輸入端，并在U2A時(shí)鐘輸入端輸出高電平，從而停止進(jìn)一步計(jì)數(shù)。因此，Q1繼續(xù)保持熄滅狀態(tài)。此時(shí)，電池已充滿電，可以投入使用。
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