自制通用镍镉镍氢电池充电器
 
  云外天    

  现在充电电池非常普及,使电池的使用成本降低很多,不过充电电池多了,充电就是个麻烦事了。本人经常需要充电的电池就有:数码相机的4节2200MAH的镍氢电池,儿子的玩具汽车 、坦克用的4节800MAH的镍镉电池,还有用3节5号电池的机器人玩偶,手电钻用的6节1000MAH的镍镉电池,LED手电用的单节5号电池, 万用表和玩具遥控器用的9V电池,这样经常用的充电器就有4、5个,觉得太不方便,而且这些充电器基本都是恒流充电,没有修复镍镉电池的功能,而我手里有几节镍镉电池已经充电比较困难了,表现为电压充到1.4V比较困难。虽然市面上的成品充电器现在品种、功能很多,但是能兼顾我的这些电池的充电器还是没有见到,所以决定自己作一台通用的充电器,把我的其他的充电器都代替了。
    这就是现在用的充电器:

   
 

  查阅了不少资料以后,找到一款电路,觉得比较适合自己的需求,电路图如下:

 

 
图1


(1)镍镉电池充电特性
单节镍镉电池的标称电压为1.2V,放电终止电压为1.0V(剩余容量≤15%),充电终止电压视环境温度在1.4V~1.55V之间确定,如图4—34所示。通常环境阻皮在20℃时其终止充电电压为1.5V,平均充电电流大小为电池容量的1/10~1/5。在保证电池温升不超过65℃时,允许用较大电流充电以缩短充电时间。但是单—大电流充电或者充满电后仍以1/10充电率充电。均会造成内部电解液中的水分强烈电解,生成氧气和氧气,使内部压力增大,迫使氧气扩散至负极与幅反应生成氧化镉,造成电池有效极板面积减少,致使电池有效容量下降。如长期如此充电,即使是新电池也会在短期内造成容量减小甚至失效。因此,良好的镍幅电池充电器应具有安全可靠的自动控制装置,防止过克电造成电池永久性损伤。采用5号镍镉电池进行大电流脉冲充电,能够有效克服电池极化现象,达到快充和延长电池使用寿命的目的。
 (2)充电器电路原理
  充电器结构框图如图4·35所示,电路原理如图4·36所示。其中IC2构成受V1脉冲调制的恒流源。井向电池充电。IC5A与IC6构成10位脉冲分配电路.由CO端连续犏出5位宽度的低电子和高电干.控制着VI的戴止与导通,实现电池的脉冲恒流充电和停充电。Q1和Q3在CO犏出高电干期间各辖出1位宽度的高电干,分别去触发放电电路以及由l(:5B等构成的电池电压检测电路。IC4提供3V比较器所需的精密基准源,由于检测电路是在停充期间对电池端电压进行检n,的,因此能反映被充电电池的真实电压。IC6的时序分配以及各点允电、停充以及放电波形如图4·37听示。
(3)充电电路主要指标
①3V、6V、9V、12V四挡取样电压开关转换设置,可分别充2—8节镍锅电池;
②70Hz脉冲调制,0.4A恒流充电,在非充电的半个周期内设置有o.2A恒流放电脉冲和被亢电电池电压检测控制:
③以0.7Ah的5号镍锅电池为例,充电时间约4.5小时,而后自动关断主充电电路,
④充电结束后。电路自动转换为10mA涡流充电方式,无需人工监护.
需要说明的是.对于极少数电池内部因高压、高温、气(液)体溢出所造成的电解液干枯,目的尚无良方解决,因此对裤幅电池的充电,要绝对躇免过亢电或高温充电。

 
以下两款款电路也可以参考一下,基本原理是一样的:

 


图2
 

  
 

图3
 
 
  

  为了验证电池的修复功能,简单搭了个电路,看10欧电阻两端电压波形还可以。平均充电电流为200毫安左右,放电用了一个小电机,也是200毫安,先充放电几个循环吧,看看电池容量能否恢复。
 

 
   
 


自制的充电器初步考虑是这样的:

    1.充电电流为恒流充电,准备:60毫安、200毫安、300毫安、500毫安 、 700毫安共5档。同时可以选择脉冲方式充电,波形为方波,占空比为50%,这样改为脉冲充电时电流分别为恒流充电时的一半,即30毫安、100毫安、150毫安、250毫安 、350毫安
    这样合计共有十种电流输出,分别为:
   
30毫安、60毫安、100毫安、150毫安、200毫安、250毫安、300毫安、350毫安、500毫安、700毫安。

    2.充电中止定为电压和时间2种:
    电压考虑
1节、2节、3节、4节、5节、6节 六档。
    时间考虑为
4小时12小时两档。
    -Δ检测、温度监测作为备选方案。

    3.充电模式考虑2种:普通恒流充电,正反脉冲充电。
    正反脉冲充电采用图2类似电路,脉冲频率分高低两档。采用模块式设计制作,维修、升级都比较方便。

    4.充电方案如下:

 
    
电池容量 慢充 快充
电流(mA) 时间(小时) 电流(mA) 时间(小时)
220mAH(9V) 30 12 60 4
500mAH 60 150
800mAH 100 250
1000mAH 150 300(350)
1800mAH 200 500
2200mAH

250

700

 
 

 
    最近给儿子又买了辆铲车模型,手里给模型充电的充电器就有3个了,其参数分别为10V200MA,7.2V250MA,4.8V300MA,打开了两个,里面电路也非常简单,一个EI变压器,然后是全桥或全波整流,通过一个限流电阻输出,没有滤波电容,有的在10欧的限流电阻上并联一个红色发光二极管作为充电指示,避免接触不良时也无法察觉,用起来比较方便。充电的电流为脉动充电,效果也算可以,就是需要自己掌握充电时间。
  电池估计都是500MAH或700MAH的,容量不会特别大,觉得如果做个恒流100MA的充电器就可以都代替了。临睡前插上充电,早晨起来大约8小时也就可以充满了。只是电压应该高些,按照6节电池串连来考虑。