汽車蓄電池是一種典型的鉛酸蓄電池，大約有 6 個(gè)電池單元，每個(gè)單元 2 伏，因此蓄電池的總電壓約為 12 伏。蓄電池的典型額定值從 20AH 到 100AH。 這里我們考慮的是額定值為 40AH 的汽車蓄電池，其所需的充電電流約為 4A。本文旨在介紹一個(gè)由交流電源供電的簡單汽車蓄電池充電器的工作原理、設(shè)計(jì)和運(yùn)行，以及控制蓄電池充電的反饋控制部分。

汽車電池充電器電路工作原理：

這是一個(gè)帶指示的簡單汽車蓄電池充電器電路。蓄電池由 230 伏、50 赫茲交流市電供電。交流電壓經(jīng)過整流和濾波后得到一個(gè)非穩(wěn)壓直流電壓，通過繼電器為蓄電池充電。由電位分配器、二極管和晶體管組成的反饋電路對電池電壓進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控。繼電器和反饋電路由穩(wěn)壓直流電壓（通過穩(wěn)壓器獲得）供電。當(dāng)電池電壓超過最大值時(shí)，反饋電路會(huì)關(guān)閉繼電器，停止對電池充電。

汽車電池充電器電路圖：

汽車電池充電器電路設(shè)計(jì)：

要設(shè)計(jì)整個(gè)電路，我們首先要設(shè)計(jì)三個(gè)不同的模塊--電源部分、反饋部分和負(fù)載部分。

電源設(shè)計(jì)步驟：

這里所需的負(fù)載是額定電流約為 40AH 的汽車電池。由于電池的充電電流應(yīng)為電池額定電流的 10%，因此所需的充電電流約為 4A。

現(xiàn)在所需的變壓器次級電流約為 1.8*4，即約 8A 電流。由于所需的負(fù)載電壓為 12V，我們可以選擇額定電壓為 12V/8A 的變壓器?，F(xiàn)在所需的交流電壓有效值約為 12V，峰值電壓約為 14.4V，即 15V。

由于我們使用的是橋式整流器，因此每個(gè)二極管的 PIV 值應(yīng)大于峰值交流電壓的四倍，即大于 90V。在此，我們選擇 PIV 值約為 100V 的二極管 1N4001。

由于我們設(shè)計(jì)的也是穩(wěn)壓電源，因此允許的最大紋波等于電容器峰值電壓減去穩(wěn)壓器所需的最小輸入電壓。 在這里，我們使用 LM7812 穩(wěn)壓器為繼電器和 555 定時(shí)器提供 5V 穩(wěn)壓電源。因此，紋波電壓約為 4V（峰值電壓約為 15V，穩(wěn)壓器輸入電壓約為 8V）。因此，濾波電容器的計(jì)算值約為 10mF。

反饋和負(fù)載部分設(shè)計(jì)：

在設(shè)計(jì)反饋和負(fù)載部分時(shí)，需要為分壓器部分選擇電阻。由于二極管只有在電池電壓達(dá)到 14.4V 時(shí)才會(huì)導(dǎo)通，因此電阻值應(yīng)確保在電池電壓接近最大值時(shí)，輸入二極管的正電壓至少為 3V。

考慮到這一點(diǎn)并經(jīng)過必要的計(jì)算，我們選擇了一個(gè) 100 歐姆的電位器和其他各 100 歐姆和 820 歐姆的電阻器。

汽車電池充電器電路操作：

一旦有了電源，電路就開始運(yùn)行。230V RMS 交流電通過降壓變壓器降壓至 15V RMS。然后，橋式整流器對低壓交流電壓進(jìn)行整流，產(chǎn)生帶交流紋波的非穩(wěn)壓直流電壓。濾波電容器允許交流紋波通過，從而在其兩端產(chǎn)生未經(jīng)調(diào)節(jié)和濾波的直流電壓。這里有兩個(gè)操作： - 1. 1. 通過繼電器將未調(diào)節(jié)的直流電壓直接饋送至直流負(fù)載（本例中為電池）。2. 2. 將未經(jīng)調(diào)節(jié)的直流電壓饋送至電壓調(diào)節(jié)器，以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的 12V 直流電源。

這里的繼電器是 1C 繼電器，公共點(diǎn)連接到常閉位置，電流通過繼電器流向電池并為其充電。當(dāng)電流通過 LED 時(shí)，LED 開始導(dǎo)通，表明電池正在充電。 部分電流還流經(jīng)串聯(lián)電阻，從而利用電位分配器對電池電壓進(jìn)行分壓。最初，電位分壓器上的壓降不足以使二極管偏置。這個(gè)電壓等于電池電壓，因此決定了電池的充放電。最初，電位器被調(diào)節(jié)到中點(diǎn)。 隨著電池電壓的逐漸增加，電位器兩端的電壓達(dá)到足以使二極管產(chǎn)生正向偏置的程度。當(dāng)二極管開始導(dǎo)通時(shí)，晶體管 Q2 的基極發(fā)射結(jié)被驅(qū)動(dòng)至飽和狀態(tài)，晶體管被接通。

當(dāng)晶體管集電極連接到繼電器線圈的一端時(shí)，繼電器線圈通電，公共觸點(diǎn)移動(dòng)到常開位置。電源因此與電池隔離，電池充電停止。一段時(shí)間后，電池開始放電，電位分壓器上的電壓再次達(dá)到二極管反向偏置或關(guān)斷的位置，晶體管被迫切斷，定時(shí)器現(xiàn)在處于關(guān)斷位置，沒有輸出。繼電器的公共點(diǎn)移回原來的位置，即常閉位置。電池再次開始充電，整個(gè)過程重復(fù)進(jìn)行。

汽車電池充電器電路的應(yīng)用：

該電路便于攜帶，可在有交流電壓供應(yīng)的地方使用。

它可用于為玩具汽車電池充電。

該電路的局限性：

這是一個(gè)理論電路，可能需要進(jìn)行一些實(shí)際改動(dòng)。

電池充放電可能需要較長的時(shí)間。