多用恒流充电器分析
深圳安泰和科技秒速牛牛  2012-11-12 14:51:38

多用恒流充电器分析

本文介绍一款电路简单、性能可靠的多用恒流充电器。
  一、电路原理

  如图所示,该充电器属于电容限流式无电源变压器恒流充电器。220V交流电经K1~K4及其相应阻容元件组成的4条并列支路选择或组合,再经整流堆D整流后,通过电流表A,给蓄电池充电。在充电过程中,由于回路中蓄电池两端电的变化量相对于220V交流电压来说很小,电容两端的电压降几乎可认为是不变的,所以,通过电容器的电流也是不变的,通过蓄电池内部的充电电流自然也是恒定的。

  图中,L为220V交流电源指示灯,R1、R2、R3、R4分别是电容器C1、C2、C3、C4的泄放电阻,在不用充电器时,能及时将电容器上积存的电荷放掉;K1、K2、K3、K4是支路控制开关,通过开关通断控制可以决定支路是否并入电路;R5、LED组成空载报警指示电路(为了安全,充电器不可在空载状态下插入220V交流电源),LED亮时,说明空载。电流表A指示充电电流的大小:电压表V指示蓄电池两端的电压(为防止空载时电压高烧坏电压表,电压表的接入与否受开关K5的控制)。


  二、电路设计

  该充电器的限流电容器容量越 
大,容抗越小,充电电流越大。反之,充电电流越小。根据该原理,可采用调整并联电容的方法来达到调整充电电流大小的目的。以汽车、摩托车、电动自行车常用的蓄电池为例,该充电电路设置了相邻级差为1A的1~15A的15级可调充电,通过四条支路的不同并联组合实现对畜电池充电电流的调整。

  由纯电容交流电路中(图中各分流电阻的分流很小,可忽略不计)电压、电流、容抗之间的关系得:I=U/Xc=2πfcU=2×3.14×50×210C=65940C(式中,Xc表示电容器的容抗,其单位为欧姆;U表示电容器两端的电压,其单位为伏特,其值为:交流电源的总电压220V-蓄电池放电的下限电压10V=210V;C表示电容器的容量,其单位为法拉:f表示交流电的频率,其单位为赫兹,我国公共电网的频率为50赫兹;I表示通过电容器的电流,其单位为安培;π取3.14)。

  由以上计算结果可知,当电容器C取15微法(即0.000015法拉)时,I=65940C=65940×0.000015≈1(A)。C1=15微法、C2=30微法、C3=60微法、C4=120微法,对应的各支路电流分别为1A、2A、4A、8A。通过各控制开关将以上四个电容器进行适当的并联组合便可得到1A、2A、3A……15A的15组可调充电电流。如果想将电流调得更精细些,可增加并联支路。如增加7.5微法支路可得到相邻级差为0.5A的0.5A~15.5A的31级可调充电控制系统,上述各支路电容器的容量若只取其十分之一,便可得到相邻级差为O.1A的0.1~1.5A的15级可调并联组合充电控制系统;若只取其容量的百分之一,便可得到相邻级差为140mA的15级可调并联组合充电控制系统。

  三、制作方法

  指示灯L应选用额定工作电压为220V的体积较小些的灯泡,也可以用10kΩ的电阻和一个小功率发光二极管串联代替;控制开关K1、K2、K3、K4应分别选用额定工作电流不小于1.5A、3A、6A、12A的;电容器C1、C2、C3、C4均选用耐压不小于400V规格的;泄放电阻R1、R2、R3、R4均选用220kΩ,1/2W规格的;整流堆D应选用额定工作电流不小于50A,耐压不小于400V规格的;电流表A选用量程为20A或30A规格的直流电流表;电压表V应选用量程为50V规格的直流电压表;R5选用10kΩ/6W的电阻;LED选用普通小功率发光二极管;K5选用普通按键式开关,工作电流大小不作要求。将控制开关K1、K2、K3、K4并排装在机壳面板上适当的位置,并在K1、K2、K3、K4的位置旁边分别标注上1A、2A、4A、8A的字样,以便控制计算调整。蓄电池接线柱的工作电流不小于20A。

  四、使用方法

  该充电器属于无电源变压器隔离式充电器,为了人身安全,充电时应严格照下列程序进行操作:

  1.检查各个开关应处于断开状态,将蓄电池的正、负极与接线柱连接可靠,然后闭合K5,电压表指示出蓄电池两端的电压。

  2.将电源插头插入220V交流电源,接通K1,此时,观察电源指示灯亮,空载报警指示发光二极管不应亮。若发光二极管亮,说明蓄电池正、负极与充电器接线柱之间接触不良,应除掉接点之间的脏物后再进行连接。

  3.根据蓄电池对充电电流的要求,选择合适的控制开关接通并联调整充电电流,充电电流数值为接通的开关电流数之和。

  该充电器的唯一缺陷是,不具备充满电后自动停充的功能。因各种蓄电池的电压及容量都不一样,读者应根据不同蓄电池的要求决定充电的电流和充电时间,通过电压表监视充电程度。

 

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