南孚环高万用自停充电器.doc

南孚环高万用自停充电器，可以自动对1.2V镍氢电池、3.6V锂电池和9V充电电池进行充电。对这三种充电电池采用完全一样的充电自停控制方式：定压限制控制。1.2V镍氢电池、3.6V锂电池和9V电池的最大限制电压分别是1.4V、4.2V和10V。该充电器采用了2只普通三极管来自动识别1.2V镍氢、3.6V锂电和9V电池，采用1只基准电压为1.25V的TL432三端可调稳压器进行定压控制。图1是南孚环高万用自停充电器的电路图（不包含开关电源部分）。

L432稳压方式和普通的稳压二极管类似，采用并联稳压方式，器件本身不能对外输出电流。用TL432组成的典型稳压电路稳压计算如图2。具体到南孚环高万用自停充电器图1中，当被充电电池的电压<2V时，T3、T4截止，这时充电器的最大限制电压是（1+75k/560k）x1.25V=1.42V。当被充电电池的电压>3.6V、并且<7V时，T3导通、T4截止，560k电阻和33k电阻并联，这2只电阻的并联阻值约为31.2k，这时充电器的最大限制电压是（1+75k/31.2k）x1.25V=4.25V。当被充电电池的电压>9V时，T3、T4导通，560k电阻、33k电阻和16k电阻并联，这3只电阻的并联阻值约为10.6k，这时充电器的最大限制电压是（1+75k/10.6k）x1.25V=10.1V。对于实际的充电器，TL432基准电压的偏差，T3T4的饱和导通电压值，都会对最大限制电压产生微小的影响。

   为了进一步分析南孚环高万用自停充电器，下面把电路图1中的TL432用等效电路模型重新画出如图3。当TL432参考端（图3中放大器A的+端）的电位>1.25V基准电压时，三极管T导通；当TL432参考端的电位<1.25V基准电压时，三极管T截止；另外，正常工作时稳压端的电位大于等于参考端的电位。在一般的应用中，TL432稳压端的电位>参考端的电位，图3中二极管D始终是截止的，分析时可以不考虑。在南孚环高万用自停充电器中，如果没有二极管D，当充电器电池两端的电压>1.42V，并且<3V时，T3、T4截止，TL432参考端的电位>1.25V基准电压，三极管T导通，T1、T2截止，充电器停止充电。但实际情况是，当充电器电池两端的电压<3V，在T3导通前，由于二极管D，当充电器电池两端的电压>2V，T1和T2就导通，充电器开始充电。同样的，当充电器电池两端的电压<8V，在T4导通前，由于二极管D，当充电器电池两端的电压>7V，T1和T2就导通，充电器也会开始充电。由此可见，南孚环高万用自停充电器停止充电的电压范围是1.42V~2V、4.2V~7V、>10V，或者说，南孚环高万用自停充电器充电的电压范围是：1.2V镍氢电池<1.42V、3.6V锂电池2V~4.2V、9V电池7V~10V。

    对1.2V镍氢电池充电时，充电器电池两端的电压<1.42V，三极管T3、T4截止，33k电阻和16k电阻断开，调节75k电阻或560k电阻就可以改变对1.2V镍氢电池充电时的最大限制电压，同时也会改变对3.6V锂电池和9V电池充电时的最大限制电压。通过分析计算，75k电阻增减1k，3.6V锂电池的最大充电限制电压4.2V相应地增减0.04V。例如，充电器对3.6V锂电池的最大充电限制电压如果是4.12V，在75k电阻中串接一个2k电阻，最大充电限制电压就可以调整为4.20V。
    对3.6V锂电池充电时，充电器电池两端的电压>3V、并且<4.2V，三极管T3导通、33k电阻接通，T4截止、16k电阻断开，单独调节33k电阻就可以改变对3.6V锂电池充电时的最大限制电压，同时也会改变对9V电池充电时的最大限制电压，但对1.2V镍氢电池充电时的最大限制电压没有影响。

对9V电池充电时，充电器电池两端的电压>8V，三极管T3、T4导通，33k电阻和16k电阻都接通，单独调节16k电阻就可以改变对9V电池充电时的最大限制电压，但对1.2V镍氢电池和3.6V锂电池充电时的最大限制电压没有影响。
    现在以3.6V锂电池的充电为例，看一看南孚环高万用自停充电器的充电过程。
        3.6V锂电池开始充电后，充电器电池两端的电压逐渐上升，当这个电压<最大限制电压4.2V时，TL432参考端的电压<1.25V基准电压，三极管T截止，接在T1和电源之间的22k电阻使T1导通，从而使T2也导通，接在T1和T2之间的1.5k电阻使T1进一步充分导通，并且提供电流使充电指示灯LED2点亮，充电器对锂电池充电。电源指示灯LED1绿色常亮，并且和充电指示灯LED2在一个封装里，LED1和LED2同时亮时显示红色。接在T1的47欧电阻是限流电阻，电池端的充电电流大约为300mA。
    当充电器电池两端的电压上升到>最大限制电压4.2V时，TL432参考端的电压>1.25V基准电压，三极管T导通，使得T1、T2截止，充电器停止充电。这时电池电压会开始下降，当下降大约0.05V时，电池电压大约为4.15V，TL432参考端的电压<基准电压，三极管T截止，充电器又开始充电。
    二极管D3的作用是使充电指示灯LED2能有一个合适的工作电压。另外，当三极管T导通时，由于TL432本身的特性，T两端的电压，也就是TL432稳压端的电位有1V多，这不能使三极管T1截止，如果有D3，就可以使三极管T1截止，充电器停止充电。
    此后，充电器反复在4.2V停止充电，4.15V开始充电，充电指示灯开始闪烁，形成脉冲充电。在第一次达到最大限制电压4.2V前，充电器以大约300mA的电流对电池恒流充电。在脉冲充电时，充电电流幅度约为300mA，宽度逐渐减小，周期逐渐增大，频率逐渐下降，电流的平均值逐渐减小，最后基本达到零，电池电压稳定在4.15V，充电过程结束。从充电指示灯观察，充电指示灯显示红色时间逐渐减小，显示绿色时间逐渐增加，闪烁频率慢慢下降，最后基本停止闪烁，指示灯绿色常亮。
从充电过程可以看出，充电器在4.2V停止充电，在4.15V开始充电，中间有一个大约0.05V的回差电压，有点象施密特放大器的回差电压，这是因为TL432稳压端的电位变化使1.25V基准电压有微小变化。TL432稳压端的电位升高时，1.25V基准电压有微小增加，TL432稳压端的电位下降时，1.25V基准电压有微小减小。充电器在充电期间，三极管T截止，TL432稳压端的电位升高，充电器在停止充电期间，TL432稳压端的电位下降，因此，充电时TL432的基准电压>停止充电时TL432的基准电压。从充电到停止，对应的是充电时TL432的基准电压，这个电压大一点，相应的电池端电压是4.2V。从停止到充电，对应的是停止充电时TL432的基准电压，这个电压小一点，相应的电池端电压是4.15V。
    考虑到充停之间有一个大约0.05V的回差电压，在调整参数时，如果把充电最大限制电压调整为4.20V，充电过程结束时电池的稳定电压就是4.15V，有点欠充。3.6V锂电池开路稳定电压在4.15V和4.20V时，容量差别很小，而且过充对电池有损害，所以把充电最大限制电压调整为4.20V，充电过程结束时电池的稳定电压调整为4.15V比较合适。
    如果把充电过程结束时电池的稳定电压调整为4.20V，这时充电最大限制电压就是4.25V，有点过充。对于内部有保护电路的锂电池，保护电路有可能动作，锂电池断开，这时充电器电池端的电压就是充电器的开路电压，约为8V。充电器开路时，充电器电池两端的等效电阻约为43k，12V电源电压通过22k电阻在这个43k电阻上的分压为：12Vx43k/（43k+22k）=8V。
    在充电时，三极管T2的消耗功率较大，不过由于它的开关电源负载能力较小，充电时12V电源下降较多，减小了一些T2上消耗的功率。