性能可靠的多用恒流充電器的設計

本文介紹一款電路簡單、性能可靠的多用恒流充電器。

　　一、電路原理

　　如圖所示，該充電器屬于電容限流式無電源變壓器恒流充電器。220V交流電經(jīng)K1～K4及其相應阻容元件組成的4條并列支路選擇或組合，再經(jīng)整流堆D整流后，通過電流表A，給蓄電池充電。在充電過程中，由于回路中蓄電池兩端電壓的變化量相對于220V交流電壓來說很小，電容兩端的電壓降幾乎可認為是不變的，所以，通過電容器的電流也是不變的，通過蓄電池內部的充電電流自然也是恒定的。

　　圖中，L為220V交流電源指示燈，R1、R2、R3、R4分別是電容器C1、C2、C3、C4的泄放電阻，在不用充電器時，能及時將電容器上積存的電荷放掉；K1、K2、K3、K4是支路控制開關，通過開關通斷控制可以決定支路是否并入電路；R5、LED組成空載報警指示電路(為了安全，充電器不可在空載狀態(tài)下插入220V交流電源)，LED亮時，說明空載。電流表A指示充電電流的大?。弘妷罕鞻指示蓄電池兩端的電壓(為防止空載時電壓高燒壞電壓表，電壓表的接入與否受開關K5的控制)。

　　二、電路設計

　　該充電器的限流電容器容量越大，容抗越小，充電電流越大。反之，充電電流越小。根據(jù)該原理，可采用調整并聯(lián)電容的方法來達到調整充電電流大小的目的。以汽車、摩托車、電動自行車常用的蓄電池為例，該充電電路設置了相鄰級差為1A的1～15A的15級可調充電，通過四條支路的不同并聯(lián)組合實現(xiàn)對畜電池充電電流的調整。

　　由純電容交流電路中(圖中各分流電阻的分流很小，可忽略不計)電壓、電流、容抗之間的關系得：I=U／Xc=2πfcU=2×3．14×50×210C=65940C(式中，Xc表示電容器的容抗，其單位為歐姆；U表示電容器兩端的電壓，其單位為伏特，其值為：交流電源的總電壓220V-蓄電池放電的下限電壓10V=210V；C表示電容器的容量，其單位為法拉：f表示交流電的頻率，其單位為赫茲，我國公共電網(wǎng)的頻率為50赫茲；I表示通過電容器的電流，其單位為安培；π取3．14)。

　　由以上計算結果可知，當電容器C取15微法(即0．000015法拉)時，I=65940C=65940×0．000015≈1(A)。C1=15微法、C2=30微法、C3=60微法、C4=120微法，對應的各支路電流分別為1A、2A、4A、8A。通過各控制開關將以上四個電容器進行適當?shù)牟⒙?lián)組合便可得到1A、2A、3A……15A的15組可調充電電流。如果想將電流調得更精細些，可增加并聯(lián)支路。如增加7．5微法支路可得到相鄰級差為0．5A的0．5A～15．5A的31級可調充電控制系統(tǒng)，上述各支路電容器的容量若只取其十分之一，便可得到相鄰級差為O．1A的0．1～1．5A的15級可調并聯(lián)組合充電控制系統(tǒng)；若只取其容量的百分之一，便可得到相鄰級差為140mA的15級可調并聯(lián)組合充電控制系統(tǒng)。

　　三、制作方法

　　指示燈L應選用額定工作電壓為220V的體積較小些的燈泡，也可以用10kΩ的電阻和一個小功率發(fā)光二極管串聯(lián)代替；控制開關K1、K2、K3、K4應分別選用額定工作電流不小于1．5A、3A、6A、12A的；電容器C1、C2、C3、C4均選用耐壓不小于400V規(guī)格的；泄放電阻R1、R2、R3、R4均選用220kΩ，1／2W規(guī)格的；整流堆D應選用額定工作電流不小于50A，耐壓不小于400V規(guī)格的；電流表A選用量程為20A或30A規(guī)格的直流電流表；電壓表V應選用量程為50V規(guī)格的直流電壓表；R5選用10kΩ／6W的電阻；LED選用普通小功率發(fā)光二極管；K5選用普通按鍵式開關，工作電流大小不作要求。將控制開關K1、K2、K3、K4并排裝在機殼面板上適當?shù)奈恢?，并在K1、K2、K3、K4的位置旁邊分別標注上1A、2A、4A、8A的字樣，以便控制計算調整。蓄電池接線柱的工作電流不小于20A。

　　四、使用方法

　　該充電器屬于無電源變壓器隔離式充電器，為了人身安全，充電時應嚴格照下列程序進行操作：

　　1．檢查各個開關應處于斷開狀態(tài)，將蓄電池的正、負極與接線柱連接可靠，然后閉合K5，電壓表指示出蓄電池兩端的電壓。

　　2．將電源插頭插入220V交流電源，接通K1，此時，觀察電源指示燈亮，空載報警指示發(fā)光二極管不應亮。若發(fā)光二極管亮，說明蓄電池正、負極與充電器接線柱之間接觸不良，應除掉接點之間的臟物后再進行連接。

　　3．根據(jù)蓄電池對充電電流的要求，選擇合適的控制開關接通并聯(lián)調整充電電流，充電電流數(shù)值為接通的開關電流數(shù)之和。

　　該充電器的唯一缺陷是，不具備充滿電后自動停充的功能。因各種蓄電池的電壓及容量都不一樣，讀者應根據(jù)不同蓄電池的要求決定充電的電流和充電時間，通過電壓表監(jiān)視充電程度。