電子小白也能搭：無MCU的鎳鎘充電器設計，附完整電路圖
發布日期:2025-11-29
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鎳鎘(NiCd)電池因其高能量密度和長壽命而被廣泛應用于消費電子產品中。制造商通常建議使用恒流充電方式。包括維基百科在內的多個網站建議，應以0.1C的速率(即額定容量的10%)安全地為鎳鎘電池充電14至16小時，而不是10小時。
慢速充電不會導致電池溫度升高，從而避免影響電池壽命。由于充電過程中會損失能量，因此需要向電池提供比其實際容量更多的能量。所以，充電時間需要14到16個小時，而不是10個小時。
電池充電器
圖1所示電路用于對由兩節AA型1200mAh電池組成的鎳鎘電池組進行慢速充電。電池以120mA(1200mA的10%)的恒定電流充電約15小時。
圖1：低成本鎳鎘電池(2節AA型1200mAh電池組)慢充電路圖，帶充電容量指示功能。U5和U6 LED條形圖中的每個段表示充電容量增加10%。由于充電電流恒定，因此充電時間代表充電容量。10小時后，電池應充滿。充電時間比實際需要的時間稍長一些，是為了彌補充電過程中的能量損耗。R2和C1用于計數器的上電復位。圖中未顯示U2、U3、U7和U8的Vcc和GND引腳。它們必須分別連接到9V直流電源和Vss。本電路不追求時間精度，每個段可能持續亮大約1小時。
每充電一小時，LED條形圖上的一個段(U5和U6)就會亮起。15小時后，充電自動停止。該電路并非基于微控制器，因此即使沒有編程知識或編程器的人也能搭建此電路。由于無需精確計時，因此這里未使用晶體振蕩器定時電路。
工作原理
U1為555定時器，配置為非穩態多諧振蕩器，用于產生寬度為0.88秒的脈沖序列。R7可替換為一個50K歐姆的電阻和一個50K歐姆的多圈電位器串聯，用于調節。LED D2以該頻率閃爍。
U7將此脈沖序列進行分頻。引腳1輸出212分頻后，得到脈沖寬度為1小時的脈沖序列。U2A對這些脈沖進行計數。
U3是一個4線到16線解碼器，具有低電平有效輸出。選定的輸出變為低電平時，對應的條形圖段會亮起，而所有其他輸出保持高電平。由于U3的第15引腳(即第16個輸出)保持高電平，Q1導通，電池開始充電，D1也開始發光。
U4配置為恒流發生器。當R3設置為10Ω時，充電電流設置為100mA，即1200mA的10%。
第一個小時內，U3的11腳輸出為低電平，LED條形圖U5的第一段亮起。1小時后，計數器U2A加一，U3的9腳輸出為低電平，LED條形圖的第二段(U6)亮起。
這個過程會一直持續到第15段指示燈亮起，表示充電已進行15小時。當充電進入第16小時時，U3的第15引腳輸出變為低電平，Q1關閉。
充電停止，“充電中”指示燈D1熄滅。該低電平輸出連接至U8B反相器輸入端，并在U2A時鐘輸入端輸出高電平，從而停止進一步計數。因此，Q1繼續保持熄滅狀態。此時，電池已充滿電，可以投入使用。
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