深度剖析:12V 铅酸电池充电保护板 CN3768 电路原理与恒流充电机制

出处:网络整理时间:2025-07-10
  一、电路选用的充电保护芯片 CN3768

  该电路选用的充电保护芯片 CN3768,是一款采用 PWM 降压模式、专门适用于 12V 铅酸电池充电的充电管理芯片。其电流可达 4A,输入电压范围为 6.6V - 30V,开关频率为 315KHz。它具有涓流、恒流、过充和浮充电模式,这些特性使其非常适合 12V 铅酸电池的充电需求。在过充和浮充电模式下,充电电压典型值分别为 14.8V 和 13.55V;在恒流充电模式时,充电电流可通过一个外部电阻进行设置。从电子电路设计的角度来看,这种灵活的电流设置方式为不同的充电场景提供了更多的可能性,能更好地满足实际应用中的多样化需求。

  二、芯片各脚功能
  ①脚软启动,为芯片内部驱动电路提供电源,确保芯片能够平稳启动,避免因瞬间电流冲击对芯片造成损害。
  ②脚接地,为整个电路提供稳定的参考电位。
  ③脚充电指示灯,用于指示充电状态,方便用户直观了解充电情况。
  ④脚回路补偿输入,可对电路中的信号进行补偿,提高电路的稳定性和可靠性。
  ⑤脚电池正极连接端及充电电流检测负输入端,负责连接电池正极并检测充电电流的负向变化。
  ⑥脚充电电流检测正输入端,与⑤脚配合,准确检测充电电流的正向变化。
  ⑦脚芯片供电端,为芯片提供必要的工作电源。

  ⑧脚栅极 PWM 脉宽驱动输出端,输出的 PWM 脉宽驱动信号可控制外部功率器件的工作状态。

  三、电路工作原理

  ①充电器输出 14V 左右直流电压,分成四路。一路送到指示灯,让用户了解充电状态;一路送到 P 型场效应管 M1 的源极,为场效应管提供工作电压;一路送到芯片 1 脚做供电电源,使芯片能够正常启动;还有一路给 C2 充电。

  ②当 C2 电压上升到一定值时,给芯片内部驱动电路提供工作电源,芯片启动工作。这一过程类似于一个 “开关” 机制,只有当 C2 电压达到特定阈值时,芯片才会开始工作,确保了电路的安全性和稳定性。

  ③芯片工作后,由 8 脚输出 PWM 脉宽驱动信号驱动 P 型 MOS 管工作。PWM 脉宽调制技术是现代电子电路中常用的控制方法,通过调节脉冲的宽度,可以控制功率器件的导通时间,从而实现对充电电流和电压的控制。


  ④当 P 型场效应管 M1 导通时,+14V 直流电通过 D1 给 L 充电,L 为储能电感,D1 为隔离二极管。储能电感 L 可以将电能转化为磁能储存起来,隔离二极管 D1 则防止电流反向流动,保护电路中的其他元件。
  ⑤当 M1 截止时,储能电感 L 通过 D2 放电,D2 为续流管,同时向电容 C3 充电,通过 C3 稳压滤波向电池 BAT 充电。续流管 D2 的作用是在 M1 截止时,为储能电感 L 提供放电通路,避免电感产生的高压对电路造成损害。电容 C3 则起到稳压滤波的作用,使输出的充电电压更加稳定。
  ⑥Rs 为充电电流检测电阻,充电电流变化时反馈到芯片 6 脚,芯片根据 6 脚反馈信息调整 8 脚 PWM 输出脉宽(占空比),从而调整充电电流,实现恒流控制。这种反馈控制机制类似于一个 “智能大脑”,能够根据充电电流的实时变化,自动调整 PWM 输出脉宽,确保充电电流始终保持在设定的恒定值,有效保护电池,延长电池使用寿命。
  ⑦R1、D3 为指示灯电路,当亮红灯时表示充电状态。指示灯电路不仅为用户提供了直观的充电状态指示,还可以作为电路故障检测的一个参考依据。如果指示灯出现异常,可能意味着电路中存在故障,需要及时进行检查和维修。
  ⑧D1、D2 均采用肖特基二极管,D1 为防倒灌二极管,防止充电时充电电源突然掉电,电池能量倒灌,消耗电池能量。肖特基二极管具有正向压降小、开关速度快等优点,非常适合在这种充电电路中使用。
  ⑨R2、C4 为 RC 回路补偿网络,可对电路中的信号进行进一步的优化和调整,提高电路的性能和稳定性。
  ⑩充电时:

  α、如果电池电压低于所设置的过充电压的 75%,CN3768 用所设置的恒流充电电流的 17.5% 对电池进行涓流充电。在过充电阶段,充电电流逐渐减小。涓流充电可以在电池电量较低时,缓慢而安全地为电池补充电量,避免大电流对电池造成损害。

  b、当充电电流降低到恒流充电电流的 38% 时,CN3768 进入浮充电状态。浮充电状态可以保持电池的电量,防止电池自放电,延长电池的使用寿命。
  c、当电池电压下降到所设置的过充电压的 83.95%,自动开始新的充电周期。这种自动充电机制可以确保电池始终保持在合适的电量范围内,提高电池的使用效率。
  d、当输入电源掉电或者输入电压低于电池电压时,CN3768 自动进入低功耗的睡眠模式。低功耗睡眠模式可以减少电路的能量消耗,提高能源利用效率。
上一篇:深度解析负电压:原理、应用与两大常用电路设计方案
下一篇:电刺激 H 桥自举电路:原设计缺陷与优化方案揭秘

免责声明: 凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

相关电路图