用兩只LED組成簡(jiǎn)單的電池狀態(tài)指示器

　　正確維護(hù)的可充電電池能夠提供良好的服務(wù)與長(zhǎng)久的壽命。維護(hù)工作包含對(duì)電池電壓的定期監(jiān)控。圖1中的電路適用于大多數(shù)可充電電池。電路包括一個(gè)基準(zhǔn)LED，即LEDREF，它工作在1mA恒流下，提供與電池電壓無(wú)關(guān)的恒定亮度基準(zhǔn)光。它的工作方式是與二極管串聯(lián)一個(gè)電阻R1。因此，即使從充電狀態(tài)到放電狀態(tài)時(shí)，電池電壓發(fā)生變化，電流的變化也只有10%。于是，一只電池從滿充狀態(tài)到全放電狀態(tài)時(shí)，LEDREF的亮度保持恒定。

　　可變LED，即LEDVAR的光輸出會(huì)隨電池電壓的變化而改變。從并排安裝的LED上可以輕松地比較出光的強(qiáng)度，從而看出電池的狀態(tài)。用擴(kuò)散型LED作透明LED可能損壞眼睛。安裝LED時(shí)要有充分的遮光，這樣一只LED發(fā)的光就不會(huì)影響到其它LED的亮度。

　　當(dāng)電池電壓從滿充狀態(tài)變化到全放電狀態(tài)時(shí)，LED電流會(huì)從10mA變化到小于1mA。與電阻串聯(lián)的齊納二極管DZ會(huì)使電流隨電池電壓而變化。齊納電壓與LED上壓降之和應(yīng)略小于最低的電池電壓。這個(gè)電壓出現(xiàn)在R2上。當(dāng)電池電壓變化時(shí)，會(huì)在R2上產(chǎn)生一個(gè)大的電流變動(dòng)。如果電壓約為1V，則通過(guò)LEDVAR的電流為10mA，它比LEDREF亮得多。如果電壓小于0.1V，則LEDVAR的光強(qiáng)將小于LEDREF，表明電池已放電。

　　當(dāng)電池剛充滿時(shí)，電池電壓超過(guò)13V。電路可以承受這個(gè)電壓，因?yàn)樗?0mA的余量。如果LED很亮，就要快速釋放按鍵開(kāi)關(guān)S1，以避免LED的損壞（圖2）。

　　圖中用一塊12V的鉛酸電池指示器作為例子，但本設(shè)計(jì)可以擴(kuò)展到適應(yīng)其它類型的充電電池。另外，還可以用它作電壓監(jiān)控。它用兩只綠色LED指示電池是否充電到了60%以上。一組紅色LED指示電池電量是否跌至20%以下。LEDREFG與LEDREFR均串聯(lián)10k電阻R1和R2。對(duì)于可變亮度LED，齊納二極管與100電阻R3和R4串聯(lián)。二極管D1、D2,和D3提供所需要的箝位電壓。表1給出了用LED亮度指示電池電壓的方法。

　　下式可計(jì)算綠色LED的可變亮度：VBATT=IG×100+VD1+ VD2+VLEDG+VDZ1。對(duì)于1mA的綠色LED電流，VBATT=10?3 ×100+0.6+0.6+1.85+9.1=12.25（V）。所選擇的LED在1mA時(shí)有1.85V的壓降。

　　如果LED有不同的特性，則必須重新計(jì)算電阻值。在此電壓時(shí)，LED有相同的亮度，電池充電至60%。鉛酸電池電壓見(jiàn)參考文獻(xiàn)1。

　　下式計(jì)算紅色LED的可變亮度：VBATT=IR×100+VD3+VLEDR+VZD2。對(duì)于1mA的綠色LED電流，VBATT= 10?3×100+0.6+1.85+9.1=11.65(V)。

　　在這個(gè)電壓時(shí)，兩只紅色LED有相同的亮度，而電池電量為20%，LEDVARG關(guān)閉。圖3表明，兩個(gè)可變亮度LED的亮度都高于基準(zhǔn)LED，指示電池已充電至100%。