[圖文]后備電源自動充電器

后備電源是因停電或其他原因而準(zhǔn)備的臨時性供電設(shè)備。常見的后備電源有小型發(fā)電機(jī)和各種蓄電池。其中，經(jīng)濟(jì)耐用的鉛酸蓄電瓶不失為后備電源的首選。筆者綜合考慮，為鉛酸電瓶后備電源設(shè)計了一款自動充電器，電路如附圖所示(市電降壓整流部分略)。

電路的核心部分是由NE555組成的“滯回比較器”，R8、R9、RP1和RP2構(gòu)成取樣電路，LED1－LED3為充電狀態(tài)指示。電瓶的充電用繼電器連接，使通斷更為可靠。S1、S2為輕觸開關(guān)，可以用來手動控制充電進(jìn)程，使電路變得更加靈活方便。
下面重點介紹電路的工作原理、調(diào)試方法和安裝工藝。
一、工作原理
本電路核心是NE555時基電路，當(dāng)電瓶為欠壓狀態(tài)(如1OV)時，取樣電路輸出的電壓低于NE555組成“滯回比較器”的下限。此時，NE555的③腳輸出高電平，VT1導(dǎo)通，繼電器吸合(與J－2相接)，電源經(jīng)R6向電瓶充電；經(jīng)過一定時間，電瓶電壓隨充電過程逐漸升高，當(dāng)高于預(yù)先設(shè)定的電壓值(如13．7V)時，取樣電路輸出的電壓高于NE555組成“滯回比較器”的上限。此時，NE555的③腳輸出低電平，VT1截止，繼電器釋放(與J－1相接)，電源經(jīng)R7和LED3向電瓶提供微弱的補充電流。若將電瓶放電，則當(dāng)電瓶電壓再次低于所設(shè)定的下限時，電路才再次翻轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)。因此，在這個過程中存在一個回差，這正是“滯回”之意。在電瓶電壓經(jīng)取樣后處于滯回上、下限之間時，無論電路處于何種狀態(tài)，按下S1，電路都會強制轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)；按下S2，則強制退出充電。這一功能對應(yīng)急補充電和閑時節(jié)能都很有意義。根據(jù)工作原理可知：當(dāng)LED2點亮?xí)r，表示正在充電；當(dāng)LED2熄滅而LED1和LED3點亮?xí)r，則表示電瓶為正常荷電狀態(tài)。根據(jù)LED3的亮度還可以判斷電瓶荷電的多少。
二、調(diào)試方法
首先，將電路畫“X”處斷開，接上電源，用數(shù)字表測得NE555的⑤腳電壓應(yīng)恒為8V左右。此時，用一個標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)壓電源替換電瓶接在a、b端。注意電壓極性為：a正b負(fù)。把標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓電源電壓調(diào)至相應(yīng)電瓶電壓預(yù)定的最大值(如13.7V)，然后調(diào)節(jié)RP2，使RP2滑動端電壓輸出與測得⑤腳的電壓值(如8V)相等。然后將標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓電源電壓降低至相應(yīng)電瓶電壓預(yù)定的最小值(如10.5V)，調(diào)節(jié)RP1，使RP1滑動端輸出為⑤腳電壓值的一半(如4V)。電壓基本調(diào)準(zhǔn)以后，將標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓電源的電壓從8V左右緩慢調(diào)至15V，然后再緩慢降至8V。同時用數(shù)字表跟蹤a、b兩端的電壓。你會發(fā)現(xiàn)首先是LED2亮，在電壓升至13.7V左右時，LED2熄滅而LED1點亮，再降至10.5V左右時，電路又翻轉(zhuǎn)為最初的狀態(tài)。在電壓為10.5V－13.7V之間時，可以嘗試按一下S1或S2，便自然了解其功能了，最后將斷開處接通即可。
三、安裝工藝
為使電路運行準(zhǔn)確安全，應(yīng)注意充電回路和控制回路的分開走線問題。充電回路電流大，應(yīng)選用短而粗的導(dǎo)線連接；控制回路應(yīng)盡量不與充電回路“重合”。在制作印制板時，應(yīng)盡量使NE555的⑤腳、①)腳與取樣電路的“地”靠近，地線應(yīng)寬而粗。一般只要正確搭接，就可以正常工作。電路中，R6為限流電阻，它決定充電電流的大小。對于12Ah的電瓶，調(diào)節(jié)充電電流在0.7A為宜。RP1、RP2盡量采用精密多圈電位器。