电池充电通常要完成两个任务,首先是尽可能快地使电池恢复额定容量,另一是使用小电流充电,补充电池因自放电而损失的能量,以维持电池的额定容量。在充电过程中,铅酸电池负极板上的硫酸铅逐渐析出铅,正极板上的硫酸铅逐渐生成二氧化铅。当正负极板上的硫酸铅完全生成铅和二氧化铅后,电池开始发生过充电反应,产生氢气和氧气。这样,在非密封电池中,电解液中的水将逐渐减少。在密封铅酸蓄电池中,采用中等充电速率时,氢气和氧气能够重新化合为水。过充电开始的时间与充电的速率有关。当充电速率大于C/5时,电池容量恢复到额定容量的80%以前,即开始发生过充电反应。只有充电速率小于C/100,才能使电池在容量恢复到100%后,出现过充电反应。为了使电池容量恢复到100%,必须允许一定的过充电反应。过充电反应发生后,单格电池的电压迅速上升,达到一定数值后,上升速率减小,然后电池电压开始缓慢下降。由此可知,电池充足电后,维持电容容量的最佳方法就是在电池组两端加入恒定的电压。浮充电压下,充入的电流应能补充电池因自放电而失去的能量。浮充电压不能过高,以免因严重的过充电而缩短电池寿命。采用适当的浮充电压,密封铅酸蓄电池的寿命可达10年以上。实践证明,实际的浮充电压与规定的浮充电压相差5%时,免维护蓄电池的寿命将缩短一半。铅酸电池的电压具有负温度系数,其单格值为-4mV/℃。在环境温度为25℃时工作很理想的普通(无温度补偿)充电器,当环境温度降到0℃时,电池就不能充足电,当环境温度上升到50℃时,电池将因严重的过充电而缩短寿命。因此,为了保证在很宽的温度范围内,都能使电池刚好充足电,充电器的各种转换电压必须随电池电压的温度系数而变。
常见的几种充电模式为:

1. 限流恒压充电模式,其充电曲线和转换电压如图1所示。
2. 两阶段恒流充电模式,其充电曲线和转换电压如图2所示。
3. 恒流脉冲充电模式,其充电曲线和转换电压如图3所示。
此三种充电模式均为业界推荐采用,其各阶段充电电流间的转换,都分别受有温度补偿的转换电压Vmin(快充最低允许电压)、Vbik(快充终止电压)和Vflt(浮充电压)控制。国外已开发出多款具有上述功能的专用充电集成电路,如UC3906,bq2031等。
二、DB3616C电动自行车充电器的制作实例
目前国内市场上的电动自行车大多采用36V或24V密封铅酸蓄电池组,为了降低成本,与其相配套的充电器大多采用简化的恒流恒压模式,充电曲线见图4。此方案与图1相比,由于省却了补足充电阶段(即Vlk高电压恒压过充电阶段),故电池的容量只能恢复到额定容量的80%~90%,同时,其充电转换电压也没有温度补偿。在冬夏两季易出现充电不足或过充电现象。再者,由于串联电池组中各个电池的自放电率亦不尽相同,如果采用恒定的浮充电压,那么将影响单体电池的充电状态。
本充电机实例采用图3充电模式,原理图见图5。本机选用AC/DC谐振式高效变换器组件DBX6001,作为前级隔离降压。此组件效率高达92%以上。组件输出的60V直流电,由c、d端进入后级充电电路。后级功率元件采用低导通压降器件,考虑到便携性,本机采用小型化设计,内置自动小型风扇,整机体积为75mm×130mm×50mm。IC和Q1、L、D1等组成快速恒流充电系统。IC采用SG3842,R1、DZ1、C3、C4为IC的供电电路,R4、C6决定IC的振荡频率,C5、R3为补偿元件。刚开始充电时,电池电压较低,PC不导通(原理后述)。IC①脚被R3、R4拉到地电位,⑥脚输出约100kHz脉冲,通过R8加到Q1栅极,控制Q1通断。Q1导通期间,DBX6001③脚输出的充电电流,经储能电感L、外接电池E、Q1、R6到④脚。在给电池充电的同时,电感L也存储着能量,充电电流呈线性增大,并在R6上产生检测压降,经R5、C7传递到IC③脚。当③脚上的电压达到1.1V时,⑥脚关闭脉冲,Q1截止。此时电感L中的磁场能释放,所产生的电流继续向电池供电。D1为L提供续流通道。平均充电电流的大小由R6决定。电池充满后,PC导通,⑧脚输出的5V电压经PC加到R2上,①脚的电位高于2.5V时,⑥脚关闭输出,充电器停止充电。
DBM36为36V铅酸电池组专用充电检测与控制模块,内部有两种充电模式。
手机充电器原理是什么?
上图为充电器原理图,下面介绍工作原理。
1恒流、限压、充电电路。该部分由02、R6、R8、ZD2、R9、R10和R13等元件组成。当接通市电叫,开关变压器T1次级感应出交流电压。经D4、C4整流滤波后提供约125V直流电压。一路通过R6、R1l、R14、LED3(FuL饱和指示灯)和R15形成回路,LED3点亮,表示待充状态:另一路电压通过R8限流,ZD2(5V1)稳压,再由并联的R9、R10和R13分压为Q2b极提供偏置,使Q2处于导通预充状态。恒流源机构由Q2与其基极分压电阻和ZD2等元件组成。当装入被充电池时125V电压即通过R6限流,经Q2的c—e极对电池恒流充电。这时由于Ul(Ul为软封装IC型号不详)与R6并联。R6两端的电压降使其①脚电位高于③脚,②脚就输出每秒约两个负脉冲。
使LED2(CH充电指示灯)频频闪烁点亮,表示正在正常充电。随着被充电池端电压的逐渐升高,即Q2 e极电位升高,升至设定的限压值(425V)时,由于Q2的b极电位不变,使Q2转入截止,充电结束。这时Q2c极悬空,Ul的③脚呈高电位,U1的②脚输出高电平,LED2熄灭。这时电流就通过R6、R11、R14限流对电池涓流充电,并点亮LED3。LED3作待充、饱和、涓流充电三重指示。
2极性识别电路。此部分由R12和LEDl(TEST红色极性指示灯)构成。保护电路由Q3和R7等元件构成。假设被充电池极性接反了。

LED1就正偏点亮,警告应切换开关K,才能正常充电。如果电池一旦接反,Q3的I)极经R7获得正偏置,Q3导通,Q2的b极电位被下拉短路而截止,阻断了电流输出(否则电池就会被反充而报废),从而保护了电池和充电器两者的安全。
这是手机充电器的原理:
先把频率低的(50Hz)的交流整流为直流,然后用场效应管(相当于轮流开关的开关)把这个直流开关成高频(几十KHz)的交流信号,然后通过变压器变压,再整流成直流。这样的目的是为了减小磁性元件即变压器的尺寸。220交流整流,然后用振荡电路起振(多数是自激的),成为几十千赫兹的高频信号,然后通过隔离的高频小变压器变压为几伏的低压高频,进行滤波、稳压然后输出5-6伏的直流(按手机分)给手机充电。类似于小的开关电源,同比工频变压器(很重的那种铁芯变压器)效率高、重量轻。
现在的手机充电器多采用锂离子电池,说到这个锂离子电池呢,先来简单的介绍一下,所谓锂离子电池就是使用能够吸藏、脱离锂离子的碳材料作为负极活性物质的电池,锂离子符号为Li-ion。电池一般都是由正极,负极,隔膜,电解液等基本的元素组成。
锂离子电池的充电过程分为两个步骤:先是恒流充电,其电流恒定,电压不断升高,当电压充到42V的时候自动转换为恒压充电,在恒压充电时电压恒定,电流是越来越小的直到充电电流小于预先设定值为止,所以有人用直充对手机电池进行充电的时候明明电量显示已经满格了,可是还是显示正在充电,其实这个时候的电压已经达到了42V所以电量显示为满格,那时就是在进行恒压充电过程。
为什么要进行恒压充电呢,直接用恒流充到42V不就行了吗,其实很容易解释,因为每一个电池都有一定的内阻,当用恒流进行充电到42V的时候,这个42V其实并不是电池实际的电压,而是电池的电压加上电池内阻上消耗的电压之和,如果电流很大那么在内阻上消耗的电压也就很大,所以那是实际电池的电压可能比42V小很多,所以要用恒压充电过程,把充电的电流慢慢降下来,这样电池的实际电压就很接近42V。
手机充电时,充电器先将220V交流电通过整流电路变成高压直流电,然后再通过开关管变成高频高压脉冲,之后再通过变压器变成低压脉冲,低压的具体数值取决于被充电设备需要的电压。最后,低压脉冲经过整流、稳压电路,变成相应的直流电。也就是说,从220V交流电到5V直流电的过程主要会经过整流电路、变压器、稳压电路等,充电器只是改变了电能的形态而已。
手机充电器发生危险的原因有哪些?
1、手机充电器的小型化趋势非常明显,和传统大个头的变压器相比,现在的充电器多使用了开关电源,取而代之的是体积非常小的高频变压器,而部分做的比较好的充电器还带有输出反馈,输出反馈多数是通过光耦等器件。这里值说明一点,无论是高频变压器还是光耦反馈一个是电磁隔离一个是光隔离,都是没有电器连接的,即使变压器或者其他元件烧坏,正常情况下220V电源不会串到手机这边来。发生被电死这种情形,最有可能的情况是充电器进水导致电路短路。
2、充电器损坏,最多的是两种情况,第一种是爆电容,这个动静比较大,由于是开关式电压调节,一旦这部分电路有问题,电压不正常,最直接的就是爆电容。第二是爆变压器,这多是负载引起,由于多数充电器虚标,多数还没有反馈和保护电路,变压器爆掉就非常常见。只要不进水不损坏,这两种一般对人没有太大危险,但是由于很多充电器小型化,高压和低压靠的很近,很多充电器里面有没有充分的物理隔离,爆个电容这种能量很容易导致里面的元件错位、粘连从而造成危险。

3、无论哪个牌子,多数充电器都是国产的,充电器本身没啥技术含量,制约的最大因素还是成本,而电流虚标几乎是所有山寨充电器的共性,即使在淘宝上去买原装,多数情况下也很难买到正品,所以我一般会买Palm HP 微软等过时产品的充电器,十几块的价格,却是一线产品的质量,其他充电器方便拆机的我会先拆开看看有个底。
4、充电器不一定买原装,但是一定要买正规的,普通只能手机一定要1A以上的电流输出,iPad等平板电脑一定要买2A急以上的电流输出的。大电流的充电器可以用在小电流的设备上,所以iPad的2A的充电器冲1A的iPhone和其他手机都是没有问题的。
5、电脑的USB输出只有500mA,所以现在的的手机都有一个检测功能,通过检测USB D+、D-两根线中间的的电阻来判断是连接电脑还是USB,所有有的充电器中没有这个电阻,在安卓手机电池中就会显示USB而不是交流电,影响充电速度,这个需要注意。
好了,先总结那么多,希望对需要的人有所帮助。


