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电子设备的使用中,充电器是不可或缺的配件。12V 充电器在众多领域都有广泛应用,不同类型的 12V 充电器其电路设计各有特点。下面将为大家详细介绍七款 12V 充电器的电路图及其工作原理。
该充电器的充电过程分为以下几个阶段:
- 维护充电:当电池电压较低(本电路预设在 9V 以下)时,充电器工作在小电流维护充电状态。此时,U⑨脚(同相端)电位低于⑧脚(反相端),U 输出低电位,T4 截止,U1D11 脚电位约 0.18V,充电电流约 250mA。恒流电路由 R14、U1D、T1B 周边外围电路构成。
- 快速充电:随着维护充电的继续,电池电压逐渐升高。当电池电压超过 9V 时,充电器转入大电流快充模式。此时,U⑨脚(同相端)电位高于⑧脚(反相端),U 输出高电位,T4 导通,U1D11 脚电位约为 0.48V,充电器恒定输出较大电流给电池充电。
- 限压浮充:当电池接近充足电时,充电器自动转入限压浮充状态(限压浮充电压设定为 13.8V,如为 6V 蓄电池,则浮充电压应设定为 6.9V)。此时的充电电流会由快速充电状态下逐渐下降,至电池完全充足电后,充电电流仅为 10 - 30mA,用以补充电池因自放电而损失的电量。
- 保护及充电指示电路:本电路设有反极性保护电路,由 D4、U、U1D、T1 及外围元件构成。当电池反接时,充电器限制输出电流,避免发生事故。充电指示由 U、D7 及外围元件构成,充电时,D7 点亮;充电器进入浮充状态后,D7 熄灭,表示充电结束。

对于胶体电介质铅酸蓄电池来说,该电路是一个高性能的充电器。它能够迅速地为电池充电,且当电池充满时,可迅速地断开充电。开始的充电电流限制在 2A,随着电池电流和电压的增加,当电流增加到 150mA 时,充电器就会调整至较低的漂浮电压,以防止过度充电。

该电路由 7805 构成恒流源电路,通过大功率三极管进行扩流。这种设计可以满足一些对充电电流要求较高的应用场景。

该电路具有较强的灵活性,不管是低电流(50 毫安)还是高电流(1 安培),它都有能力提供。用户可以选择手动充电或者自动模式。当电流很低的时候,可以在选择高电流充电之前先用低电流。如果电池的电压过低,齐纳二极管 D5 将有足够的电流来产生一个穿过 R6 的电压,从而使得 Q2 开启。

锂电池在充电过程中需要控制充电电压和充电电流,并测量电池电压。根据锂电池电压,充电过程分为四个阶段:
- 预充电:先用 0.1C 的小电流对锂电池进行预充电,当电池电压≥2.5V 时转到下一阶段。
- 恒流充电:用 1C 的恒定电流对锂电池快速充电,当电池电压≥4.2V 时转到下一阶段。
- 恒压充电:逐渐减小充电电流,保证电池电压恒定为 4.2V,当充电电流≤0.1C 时转到下一阶段。
- 涓流充电:恒压充电结束后,电池已经基本充满,为了维持电池电压,可以用 0.1C 甚至更小的电流对电池进行补充充电,到此锂电池充电过程结束。
本系统主要由微控制器、电压检测电路、电流检测电路、电池状态指示电路和充电控制电路组成。

LM358(双
运算放大器,1 脚为电源地,8 脚为电源正)及其外围电路提供 12V 工作电源。D9 为 LM358 提供基准电压,经 R26、R4 分压达到 LM358 的第二脚和第 5 脚。正常充电时,R27 上端有 0.15 - 0.18V 左右电压,此电压经 R17 加到 LM358 第三脚,从 1 脚送出高电压。当电池电压上升到 44.2V 左右时,充电器进入恒压充电阶段,输出电压维持在 44.2V 左右,电流逐渐减小。当充电电流减小到 200mA - 300mA 时,R27 上端的电压下降,LM358 的 3 脚电压低于 2 脚,1 脚输出低电压,Q2 关断,D6 熄灭。同时 7 脚输出高电压,此电压一路使 Q3 导通,D10 点亮;另一路经 D8、W1 到达反馈电路,使电压降低,充电器进入涓流充电阶段,1 - 2 小时后充电结束。

用 555 时基
集成电路制作的锂离子电池充电器,具有恒流充电 / 恒压充电自动转换功能。当电池端电压低于 4.2V 时采用恒流充电方式,而在电池端电压充至 4.2V 时会自动转为恒压小电流(60mA)充电方式,不会出现电池过充电。
电源电路由电源开关 S、电源变压器 T、整流桥堆 UR、滤波电容 C1、C2 和三端集成稳压集成电路 IC1 组成;充电电路由二极管 VD、三端可调稳压集成电路 IC3、电阻 R2 - R4、电位器 RP2 和继电器 K 的控制触头等组成;控制电路由时基集成电路 IC2、电位器 RP1、电阻 R1、R5 - R8、电容 C3、C4、
晶体管 V1、V2、继电器 K 和发光二极管 VL1、VL2 组成。
接通电源后,交流 220V 电压经 T 降压、UR 整流、C1 滤波及 IC1 稳压后,在 C2 两端产生 12V 直流电压。该电压分为三路:一路经 RP1 降压调整后,为 IC2 提供工作电压(VCC);一路经 VD 加至 IC3 的 3 脚(电压输入端),作为充电电路的输入电压;另一路经 R1 对 C3 充电。V1、V2 和 K 的工作电源取自 UR 整流后的直流电压。
刚接通电源时,由于 C3 两端电压不能突变,IC2 的 2 脚电压低于 Vcc/3,IC2 内部的触发器置位,3 脚输出高电平,使 V1 饱和导通,V2 截止,K 不能吸合,其常闭触头接通,将 R4 短接,充电电路对电池 GB 恒流充电。此时 VL2 点亮,指示充电器处于恒流充电状态。
当电池电压充到 4.2V 时,IC2 的 6 脚电压达到 2Vcc/3 阈值电平,IC2 内部的触发器复位,3 脚由高电平变为低电平,使 V1 截止,V2 饱和导通,K 吸合,其常闭触头断开,常开触头接通,充电电路由恒流充电方式改为恒压充电方式,对 GB 进行恒压充电。充电电流为 60mA 左右,且随着充电的进行而逐渐减小,当充电电流降为 20mA 左右时,充电结束。

通过对这七款 12V 充电器电路图的详细分析,我们可以根据不同的电池类型和充电需求,选择合适的充电器电路设计。同时,在实际应用中,还需要注意电路的稳定性、安全性以及充电效率等问题。