简易自动脉冲充电器

简易自动脉冲充电器
丁炳亮
NE555时基电路相当于是一个施密特触发器，而其上下限电压还可以通过引脚5控制，因此使用NE555可以很容易组成一个自动电压检测脉冲充电器。

该电路原理简单，元件非常少，工作稳定。

电路中的J2是接电池盒。

电路工作原理是，555组成一个多谐振荡电路，通过可变电阻器R1控制电容C1的最高充电电压，引脚5控制了555组成的施密特电路的上限触发电压，电容的最高充电电压必须高于引脚5的电压才能是电路振荡，引脚5测的是电池的电压，所以电池电压过于电容的最高充电电压电路就停止充电这样就达到防止电池过充的目的。

引脚3输出低电平时三极管Q1打开，开始对电池充电，输出高电平时Q1截止，停止充电。

R5是限流电阻，Q1在这里是工作于饱和区。

电路的电路充电时LED会随着输出电平的变化而闪烁。

1电路仿真
先利用protues对该电路仿真实验，观察输出的波形。

555输出的波形占空比很小，也就是充电时间长放电时间短，电池放电是通过555内部的三个5K电阻，调整RV1可以改变充电停止电压，RV1滑片慢慢移向电源负极方向时555输出波形频率逐渐降低，直至停止振荡。

输出的波形如下图，黄色的是555输出波形，蓝色的是电容电压的波形。

2元件参数的选择
通过分析可以知道电容的最高充电电压为电池电压（Ub ），放电最低电压为Ub/2。

根据RC 一阶电路全响应可以推导出振荡电路高电平的持续时间为
2)1(**1)222ln(*)2
(RC R K K RV R U U U U RC t e U U U U s b s b t
s b s b +-=---=-+=-τ
全响应公式可得根据
其中Us 为电源电压，K 为RV1上部分电阻占总电阻的比例。

低电平的持续时间公式一样，只是R=R1。

如果选择的按图中的参数计算，且假设电源电压为5V ，充电完成电压为3V 即K=3/5，电池当前电压为2.5V 则TH=0.14s ，TL=4.05s 。

Q1工作于饱和状态，则电压降约为0.5V ，消耗的功率为P=I/2，I 为充电电流，I=(Us-0.5)/R3，可以看出R3是控制充电电流的，可以根据电池容量来选择充电电流。

为了保
证Q1可以工作于饱和状态，在选择Q1时放大倍数必须满足I
R R U s >∙+∙34ββ。

3制作电池盒
了解了电路的工作原理和参数选择就可以开始动手制作自己的脉冲充电器了。

我制作的电路元件参数就直接按图上给的。

下面是要开始想办法制作一个电池盒。

我这边利用了一个剃须刀塑料盒制作的。

这个盒子非常适合，长度和宽度刚好放下两节电池。

先得把盒子里面的隔板去掉，使用一个做PCB板用的小电钻就轻松搞定了。

再用电钻开两个孔方便使用铜柱把电池盒固定在万用板上。

现在要开始制作电池盒里面的接触片。

临时想找到适合做接触片的东西还真难。

根据盒子的长度用钢锯把不锈钢片锯掉一段。

为了防止脱落需要用AB胶固定。

下面还得找一个电池盒的正极触片，看到一个LED发光灯，刚好可以勉强使用。

安装好电池夹内的触片在背面焊接好。

4、绘制PCB
使用万用板依然可以借助PCB画图软件来完成布线的工作。

我用的是AltiumDesigner9.0，
下面简单介绍下软件的设置。

画好原理图，把网络表导入到PCB文件中，再按下面步骤设置。

第一步，设置——>规则,在规则里面的布线转角设定为直角。

第二步，设计——>板参数选项。

打开栅格跳转设置，把跳转栅格设定我2.54mm，因为万用板每个孔的间距就是2.54mm。

组件栅格不要设定为2.54mm，因为移动元件是以元件的外形为主而不是焊盘，如果你设定为2.54mm可能有些元件你怎么移动都无法使焊盘对准栅格点，我们可以设定为2.54mm的整数分之1倍，我这边是设定为2.54mm的一半。

第三步，设置完成就可以对元件进行布局和布线了。

使用顶层绘制跳线的可以画根线做个标记，方便安装。

5安装元件
把PCB图打印出来，剪出图形部分放在万用板上开始放置元件。

安装好元件后开始焊接和布线，焊接完要把上面的纸去了，防止吸水影响了电路的工作。

接通电源测试。

电路很简单，基本上做好就成功（绿光LED没有红光LED亮，换了一
个红色的）。

我们需要使用万用表把可变电阻器的中间引脚电压值调整到充电停止电压，我的电池充满估计是2.8V左右，所以把电压调到2.85V。