论文(5)

镍氢电池充电器电路设计

要给芯片提供温度检测回路、直流电源供电回路、快速充电的指示回路和快速充电电流的控制回路，以及一些其它的简单电路。由MAX712构成的镍氢电池快速充电电路的原理图如图4-4所示。

2．电路分析

根据上述镍氢电池快速充电电路的原理图4-4所示，要利用该电路对3节AA型1Ah镍氢电池充电，选择快速充电时间TFAST=90min。电源输入有3V、4.5V、6V、9V、12V、15V和18V等规格，输入电流分别为150mA、 200mA、300mA、450mA、500mA、750mA、800mA、和1000mA等规格。

在本电路中，图4-4左边加虚线的电路部分是整流电路，使之输出镍氢充电器所需的直流电压。在该电路中，要求电源电压UDC=9V，输入电流为800mA。则输入的交流电压为：UDCm?2UDC?92V

本电路中的C1为输入端滤波电容，R1是限流电阻。设UDC的最小值为UDCmin，内部并联稳压器的电压为5V，用R1将V＋端的最小电源电流限定为5mA，则R1的计算公式为：R1?(UDCmin?5)/(5?10?3)

AA型镍氢电池的容量是1100mAh，由公式4-1得:IFAST理?11002200?mA,

90?603IFAST?IFAST理?（1?25%）?916.67mA，取IFAST=1000mA。当IFAST=1A

时,UDCmin=6V，则R1=200 ，UDC经R1对C2充电。当C2两端的电压UC2=V＋=＋5V时，开始快速充电。要求C2≥5uF，现取10uF。C3是补偿电容，规定C3≥5000pF，现取0.01uF。VT为2N6109型PNP功率管，其主要参数为UCBO=80V， ICM=7A，PCM=40W，R2是基极偏置电阻。VD是阻塞二极管，可防止DRV端的导通电流影响VT的正常偏置，它选用1A/50V的1N4001型塑封硅整流二极管。Rs是检测电阻，用来设定快速充电电流IFAST的值。因为BATT–端与CND端之间的电压差为0.25V/IFAST。当IFAST=1A时，Rs=0.25 。负温度热敏电阻RT1、RT2采用13A1002型热敏电阻。该电路在快速充电、涓流充电时的充电电流分别为1A和1/16A(62.5mA)，充电速率分别为C和C/16。图中LED1、LED2为充电状态指示灯，LED1指示充电器已接入电源，即当此灯亮时表示充电器已通电，可以开始工作。而当LED2灯亮时表示此充电器正在进行快速充电，熄灭时表示快速充电结束，处于涓流充电中。 4.2.2判断充电结束的方法

1．根据电压斜率判断

MAX712内部A/D转换器(量程1.65V，分辨率2.5mV)在经过两次连续采样后得到V1、V2的值，可比较出电池电压的变化斜率，只要V1=V2，说明斜率为零，就从快速充电切换到涓流充电(如图4-5所示的阶段4)。

2．根据温度判断

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如图4-9所示：使用两只负温度系数的热敏电阻，其中RT1与被充电电池表面相接触，以检测电池是否超过温度上限TN，RT2用于感知环境温度。当T﹥TH时温度比较器翻转，快速充电结束。关断电源后进入阶段5(如图4-5所示)，充电电流又降到零。

图4-9 温度检测与比较电路

使用MAX712实际设计的镍氢电池快速充电器充电时间短、充电效率高，克服了普通镍氢电池充电器功能单一、充电电流无法调整、充电时间长且效率低的缺点，取得了良好的使用效果。

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总结与展望

总结与展望

本论文描述了镍氢电池快速充电过程的基本原理,设计了对3节AA型1Ah镍氢电池充电的充电器，它能够在90分钟内完成镍氢电池的充电过程。根据对镍氢电池的充放电特性和充电控制方法的分析得出：镍氢电池充电时最明显的特征是充满电时电池温度较高，因此在快充电过程中应特别注意电池的温度，尤其是过充电时，镍氢电池温度过高，就可能使电池冒气。在镍氢电池进入过充电状态前，必须适时停止快速充电。为此，设计了此种镍氢电池快速充电器, 利用快速充电的方法，并在此基础之上进行电压、温度的检测和控制来保证该充电器能对镍氢电池进行安全可靠而又快速的充电。本电路具有温度保护功能,当电池温度过高时, 即刻停止快速充电,这样就能避免过充电对镍氢电池造成的损害.根据镍氢电池的充电特性可知，若长期不分昼夜地把电池挂在浮充电路中，会造成电池内部有大量的氢气产生，内压升高、电池发热的现象，必须采取与铅酸电池不同的浮充方法，不断循环。但反复循环使用会出现内阻增加，充放电率也要随之作相应的调整，即对于镍氢电池的浮充电系统应具备动态的在线修复电池的功能，才能确保运行的安全，应加有安全排气阀并且周围要有防火措施。这些方面有待今后去研究。

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致谢

在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意。

在论文工作中，遇到了种种问题，一直得到老师的亲切关怀和悉心指导，使我一点点的去改正，周老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和她敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘。再一次向她表示衷心的感谢，感谢她为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的无私帮助! 值此论文完成之际，谨向周老师致以最崇高的谢意!

在学校的学习生活即将结束，回顾两年多来的学习经历，面对现在的收获，我感到无限欣慰。为此，我向热心帮助过我的所有老师和同学表示由衷的感谢!

特别感谢我的各位师兄以及师姐对我的学习和生活所提供的大力支持和关心!还要感谢一直关心帮助我成长的室友们！

在我即将完成学业之际，我深深地感谢我的家人给予我的全力支持！ 最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师!

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致谢

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