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可靠且省錢地為鎳鎘電池充電

2013年04月01日  | Abel Raynus

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因為可充電鎳鎘(NiCd)電池具有能量密度高、壽命長,以及自放電速率小的特點,所以讓它被廣泛地應用在各種消費設備中。日前在我開發某個專案時,需要為一個包含兩顆NiCd AA型1200 mAh電池的電池包,設計一個可靠而省錢的充電器。在充電器的設計過程中,有兩個主要問題需要解決:首先,設定一個適當的充電電流值,其次,當電池充滿時停止充電過程,以防過充(overcharging)。本文所探討的方法將可同時解決這兩項問題。

大多數NiCd電池都有兩種差異明顯的充電電流:大電流的快充,以及小電流的慢充。無論哪種充電方式,在充電期間,所提供的充電電流要穩定,並且所提供的能量也要高於電池的額定容量,以補償因熱量所消耗掉的能量。為NiCd電池充電的最便宜且最安全的方式是按每小時額定容量的10%速率,充電16小時。因此,1200 mAh電池應以120 mA電流充電。這種方案不需要充電截止感測器(end-of-charge sensor),以確保滿充(full charge)。

圖1是該充電器的原理圖。IC 3 是電流調節器LM317,它與電阻R 3 一起產生一個?定的充電電流。R 3 值的計算方法為1.25V/120 mA;最接近的標準電阻值為10Ω。微控制器IC1的韌體完成所有必要的功能:16小時的時間延遲,以及以LED表示充電狀態。微控制器的程式簡單明瞭。組合程式碼可在www.edn.com/ContentEETimes/Documents/EDN/12-12 issue/Smart NiCd Battery Charger ASS.doc下載。

圖 1
圖1 MC68HC908QT1的功能是一個16小時計時器。LM317則與R3一起配置成一個電流源。



在這個專案中,可以使用任何型號的低階微控制器。本設計採用的是便宜但供應穩定的摩托羅拉8腳MC68HC908QT1微控制器。以OptoSupply公司的OSRGHC -71A1B雙色LED來指示充電器狀態:紅色表示電池正在充電;綠色表示充電已完成。還可以增加蜂鳴器,當充電完成時,可以產生提醒的聲音信號。

本文的構思可以用於為任何電池充電,只需適當地選擇電阻R3。由於LM317的限制,最大充電電流限制在1.5A。如果充電電路的輸入電壓顯著地增加,超過了9V dc,則LM317的功耗會成為一項限制因素。




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