充电手电钻如何改成插电式手电钻,充电手电钻如何改成插电手电钻

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-04 02:58:08

图中LM317首先和R4、R5、R6构成一个典型的可调稳压电路,稳压值可以通过可变电阻R6来调节,这里调节的目标稳压值是21V即4.2V x 5 = 21V,就是5节串联锂离子电池的终点充电电压,几个电阻也是根据这个电压来计算设计的。

在10K可调电阻R6上并联一个6.8K固定电阻R5的目的是为了使R6的电压调节曲线不再是线性,而在电阻高端(即电压高端)时等效电阻变化较慢,从而可以在接近21V时缓慢精细地调节,使充电终止电压更精确。

而且在终止电压附近变化慢也保证了即使可调电阻在使用过程中因震动等原因发生阻值轻微改变的时候对终止电压的影响也很小。
如果只是用恒压充电的话,初始充电时由于电池电压低内阻小,充电电流会过大而损坏锂电池,所以标准的锂电池充电电路都是先恒流然后恒压的双阶段充电过程,我这个充电电路也是。

这在我这个电路中是通过Q2实现的。Q2可以选用任何小功率NPN三极管,这里用2N3904只是手头碰巧有很多这个管子,用其他的9014、8050什么的都是可以的。它的原理是:充电电流在电阻R7上形成一个电压降,其大小等于电流乘以R7的阻值。

在图中R7的实际选值(1.5欧)下,电流小于400mA的时候,R7上的压降小于0.6V,这个电压在基极上不足以使三极管Q2导通,所以Q2是截止关断的,不起作用,此时LM317的输出电压完全由R4、R5、R6决定,稳定在21V,这相当于最后的恒压阶段,保证锂电池不会被超压过充。

而在充电开始阶段直接充电电流比较大,在大于400mA的时候,R7上的压降大于0.6V,这个电压在基极上会使三极管Q2的发射结开始正向导通从而在集电极和发射极之间形成放大的电流,这个电流使得LM317的调整端(1脚)的电压被拉低,继而导致其输出脚(2脚)的输出电压下降,不再保持21V,因而锂电池上的充电电流也会相应下降。

这个负反馈过程会自动维持锂电池上的充电电流恒定在400mA,也就是恒流充电,直到电池逐渐充起来电池电压升高到一定程度,21V的最高充电电压也不能提供400mA的充电电流,此时Q2就因为没有足够的基极电压而不再导通工作,LM317就转换到工作在稳压状态实现充电终段的恒压充电过程一直到完全充满。

选定400mA的充电电流是因为原配的充电适配器的电流容量就是400mA,这里要把充电电流设计在适配器的容量之内,不用成品充电板也是这个原因,成品充电板的电流都比这大,适配器带不动或者不安全。虽然400mA的充电速度比较慢但是更安全,因为和专门的锂电电池盒不同,这原配的镍镉电池盒只有正负两个触点电极,没有温度信号输出电极,所以充电器无法实现电池超温自动停充,因此小电流充电更安全些,充电电流小了过热的可能性就小多了。

用400mA充电电流也不必换电源适配器,可以尽量充分利用原配的部件,改动最少。

R7上会通过全部的充电电流所以会发热必须考虑其功率,由于这里的设计充电电流只有400mA,所以R7上只有0.4x0.4x1.5=0.24W的功率,1/4W的普通碳膜电阻就能胜任,为安全考虑,在制作中实际使用了两个3欧姆的电阻并联增加安全余量。

三极管Q1则组成充电指示电路,这里也是任何NPN三极管都可以。

其工作原理是:当充电电流比较大时,大部分电流会从二极管D2上通过,从而维持一个0.7V左右的恒定正向压降给三极管Q1的基极结使其导通,充电指示二极管D3因而发光。而随着电池逐渐充满,当充电电流降到小于20-30mA时,大部分电流会从电阻R3流过,二极管D2上电流很小不足以维持其额定的正向压降,因此三极管Q1将因基极电压不足以维持导通而慢慢截止使D3熄灭,指示充电过程基本结束,电池已经充满。

此时如果继续充电的话仍会有很小的涓流补充充电,但是不会过充损坏电池,因为LM317的稳定恒压保证了最终充电电压无论如何也不会超过21V的截止电压。

D1和R1就是一个简单的电源指示电路,只要接通电源就会发光指示。

原配充电座本来就有两个指示LED,我的DIY电路的设计和其状态是完全一样的,所以电源和充电这两个LED发光二极管都正好可以直接使用原配充电座上的元件、机械开孔和使用说明标签,不需要做任何改变,充分利用和保留原设计,完全保持原充电座的外观和使用方法不变。

下面就是DIY充电器的具体过程了。

先把原充电座的电路板上不需要的零件(两个电阻和一个二极管)都取下,保留两个LED,加焊两个滤波电容C1和C2,以及LED限流电阻R1、R2,原电路板仍然装回充电座原位,这样电源适配器插座和LED孔位以及机械固定方式都不用担心:

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然后把增加的电路做在一块洞洞板上,因为电路简单元件不多,所以很小一块洞洞板就可以了,正好能够放进原充电座内狭窄的空间里:

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LM317是大功率器件,工作时会大量发热,所以不直接焊在洞洞板上,而是另外安装在一个散热器上。散热器是从废旧电脑主板拆下来的:

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