接USB時，升壓變換器產(chǎn)生3.3V輸出。連接USB時，D1上拉DC-DC升壓變換器（U2）輸出到 4.7V左右。當(dāng)U2輸出上拉時，它自動關(guān)閉而從電池汲取的電流小于1mA。在USB連接時，若對于輸出從3.3V變換到4.7V不能接受，則可以加入一個與D1串聯(lián)的線性穩(wěn)壓器。

　　此電路的限制是依靠系統(tǒng)來控制充電結(jié)束。U1僅僅做為一個電流源，若長期不管它，它將會過充電電池。R1和R2置U1的最大輸出電壓為2V，做為安全限值?！癈harge Enable”（“充電使能”）輸入起到系統(tǒng)結(jié)束充電作用以及枚舉前降低USB負(fù)載電流的作用，這是由于充電器的150mA輸入電流大于一個負(fù)載。■

　　圖4 SOT-23功率MOSFET可增加有用的性能（如過壓保護(hù)和加外電源時斷開電池）。當(dāng)電池充電無負(fù)載時，有效電源直接驅(qū)動系統(tǒng)。

　　圖5 簡單的設(shè)計使USB電源不直接接到負(fù)載，而是由DC輸入到負(fù)載。當(dāng)USB連接時，系統(tǒng)仍然由電池供電，而電池也正在充電。

　　圖6 簡單的NiMH充電/電源配置自動傳送電源到USB，而設(shè)有復(fù)雜的MOSFET開關(guān)陣列。

4. 5V-USB充電器充電電路圖

　　說明：為了簡化電路，達(dá)到學(xué)習(xí)目地，圖中用1歐的電阻F1起到保險絲的作用，用一個二極管D1完成整流作用。接通電源后，C1會有300V左右的直流電壓，通過R2給Q1的基極提供電流，Q1的發(fā)射極有R1電流檢測電阻R1，Q1基極得電后，會經(jīng)過T1的（3、4）產(chǎn)生集電極電流，并同時在T1的（5、 6）（1、2）上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這兩個次級絕緣的圈數(shù)相同的線圈，其中T1（1、2）輸出由D7整流、C5濾波后通過USB座給負(fù)載供電；其中T1（5、 6）經(jīng)D6整流、C2濾波后通過IC1（實為4.3V穩(wěn)壓管）、Q2組成取樣比較電路，檢測輸出電壓高低；其中T1（5、6）、C3、R4還組成Q1三極管的正反饋電路，讓Q1工作在高頻振蕩，不停的給T1（3、4）開關(guān)供電。當(dāng)負(fù)載變輕或者電源電壓變高等任何原因?qū)е螺敵鲭妷荷邥r，T1（5、6）、 IC1取樣比較導(dǎo)致Q2導(dǎo)通，Q1基極電流減小，集電極電流減小，負(fù)載能力變小，從而導(dǎo)致輸出電壓降低；當(dāng)輸出電壓降低后，Q2取樣后又會截止，Q1的負(fù)載能力變強，輸出電壓又會升高；這樣起到自動穩(wěn)壓作用。

　　本電路雖然元件少，但是還設(shè)計有過流過載短路保護(hù)功能。當(dāng)負(fù)載過載或者短路時，Q1的集電極電流大增，而Q1的發(fā)射極電阻R1會產(chǎn)生較高的壓降，這個過載或者短路產(chǎn)生的高電壓會經(jīng)過R3讓Q2飽和導(dǎo)通，從而讓Q1截止停止輸出防止過載損壞。因此，改變R1的大小，可以改變負(fù)載能力，如果要求輸出電流小，例如只需要輸出5V100MA，可以將R1阻值改大。當(dāng)然，如果需要輸出 5V500MA的話，就需要將R1適當(dāng)改小。注意：R1改小會增加燒壞Q1的可能性，如果需要大電流輸出，建議更換13003、13007中大功率管。

　　C4、R5、D5起什么作用呢？T1變壓器是電感元件，Q1工作在開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)Q1截止時，會在集電極感應(yīng)出很高的電壓，這個電壓可能高達(dá)1000伏以上，這會使Q1擊穿損壞，現(xiàn)在有了高速開關(guān)管D5，這個電壓可以給C4充電，吸收這個高壓，C4充電后可以立即通過R5放電，這樣Q1不會因集電極的高電壓擊穿損壞了，因此，這三個元件如有開關(guān)或者損壞，Q1是非常危險的，分分秒秒都可能會損壞。

5. 鎳氫電池智能充電電路原理

鎳氫電池智能充電電路原理

單只鎳氫電池電壓為1.25V，充電時最高為有 1.55V，它不宜使用高于3V的直流電源為其充電。將電源變壓器輸出為交流3.5V的雙繞組作全橋整流可得到正負(fù)3.5V直流電，以負(fù)端輸出作為零電平，中點即成為+3.5V可作給鎳氫電池充電的直流電源，正端輸出則成為+7V可作控制電路的工作電源。非滿載輸出狀況時，中點電平約為4.9V，正輸出端約為9.8V。滿載輸出狀況時，中點電平為3V，正輸出端約為7.9V?？刂齐娐匪褂玫腃OMS門電路CC4093和通用四運放LM324均可在 6V～12V之間正常工作。

參見原理圖，U1是內(nèi)置電壓比較器的穩(wěn)壓集成電路TL431，可提供2.5V精密基準(zhǔn)電壓。經(jīng)R7～R10四只電阻串聯(lián)分壓，分別為U2a、U2b、 U2c三只電壓比較器提供1.54V、1.25V、1.15V比較電壓。U2a的負(fù)輸入端與U2b、U2c的正輸入端共同接在鎳氫電池正端上，對電池兩端電壓進(jìn)行檢測。電池電壓高于1.54V時U2a輸出低電平，電池電壓低于1.54V時U2a輸出高電平；電池電壓高于1.25V時U2b輸出高電平，電池電壓低于1.25V時U2b輸出低電平；電池電壓高于1.15V時U2c輸出高電平，電池電壓低于1.15V時U2c輸出低電平。U2d的負(fù)輸入端接在 2.5V基準(zhǔn)電壓上，正輸入端通過R24電阻接中點電源上。與此同時，U2d正輸入端通過C3電容接在鎳氫電池正端上，在沒有放入電池或通電數(shù)秒種后，U2d輸出高電平。

在電池已經(jīng)放入電路中的狀況下接通電源，U2d正輸入端被C3電容暫時短路接在鎳氫電池正端上，電平不大于1.5V, U2d輸出低電平；經(jīng)過約1秒鐘后, C3電容被充電，U2d正輸入端電平高于2.5V, U2d輸出高電平。如果放入的是沒有放完電可以繼續(xù)使用的電池，U2c將檢測出電池的兩端電壓高于1.15V，輸出高電平。在U2d尚輸出低電平的時候，由與非門U3c、U3d組成的RS觸發(fā)器將被置成U3c輸出低電平，U3d輸出高電平。1秒鐘后U2d輸出高電平，U3c、U3d的輸出狀態(tài)被保持不變。發(fā)光管LED4發(fā)紅光顯示電池不需要充電。而U3c輸出低電平使BG1截止，與非門U3a輸入端同時被封鎖輸出高電平，與非門U3b輸出低電平，功率場效應(yīng)管BG2截止。只有經(jīng)過R1的約30mA電流給電池作涓流維持性充電。

如果放入的是放完電的電池，U2c將檢測出電池兩端電壓低于1.15V，輸出低電平。在U2d尚輸出低電平的時候，由與非門U3c、U3d組成的RS觸發(fā)器將被置成U3c與U3d都輸出高電平。但在1秒鐘后，U3d改為輸出低電平，U3c繼續(xù)保持輸出高電平。發(fā)光管LED3發(fā)綠光指示電池需要充電。此時，U2b輸出低電平使U3a輸出高電平，U3b輸出低電平，功率場效應(yīng)管BG2截止。但U3c輸出高電平使BG1導(dǎo)通，經(jīng)R2提供約100mA電流和經(jīng)過R1的30mA電流一起給電池作小電流充電。電池開始充電后，在電池電壓高于1.15V、低于1.25V期間，U2c的輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為高電平。但 U3c、U3d的輸出狀態(tài)保持不變，U3c繼續(xù)輸出高電平，BG1導(dǎo)通。因U2b的輸出狀態(tài)還是低電平使U3a輸出高電平，U3b輸出低電平，功率場效應(yīng)管BG2截止。仍然只經(jīng)R2提供約100mA電流和經(jīng)過R1的30mA電流一起給電池作小電流充電。

經(jīng)過一段時間小電流充電后，電池電壓高于1.25V、低于1.54V，電壓比較器U2a、U2b都輸出高電平，此時U3c也繼續(xù)輸出高電平，從而使U3a 輸出低電平，U3b輸出高電平，功率場效應(yīng)管BG2導(dǎo)通，經(jīng)R3提供不小于500mA電流和經(jīng)過R2提供的100mA電流以及經(jīng)過R1提供的30mA電流一起給電池作大電流充電。此時LED1發(fā)綠光顯示正處于大電流充電狀態(tài)，LED3綠發(fā)光管熄滅。發(fā)光管LED2也熄滅。

在經(jīng)過一段時間大電流充電，電池已經(jīng)充足電，電池電壓高于1.54V時，U2a輸出低電平使U3a輸出高電平，U3b輸出低電平，功率場效應(yīng)管BG2截止。LED1熄滅，LED2發(fā)光。與此同時，U3b從高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，將通過C2電容和R13構(gòu)成的微分電路將U3d輸入端短暫置為低電平，從而使 U3b輸出端從低電平翻轉(zhuǎn)為高電平。LED4發(fā)光顯示電池已經(jīng)充足電。U3a的輸出端隨之從高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，LED3熄滅，BG1也截止，只有經(jīng)過 R1的30mA電流繼續(xù)給電池充電。若繼續(xù)進(jìn)行涓流充電，電池電壓將從1.55V降低至1.5V，U2a與U2b的輸出端都將輸出高電平，但此時U3a輸入端已經(jīng)被U3c封鎖只能輸出高電平，U3b輸出低電平，功率場效應(yīng)管BG2繼續(xù)保持截止，只有經(jīng)過R1的30mA電流繼續(xù)給電池作涓流充電。

取出電池后或在沒有放入電池的狀況下接通電源，連接電池正端的E點電平為中點電位高于1.55V，U2a輸出低電平，BG3截止，LED3和LED4都不發(fā)光。此時U3a輸出高電平，U3b輸出低電平，LED2發(fā)紅光指示電路處于通電工作狀態(tài)，LED1不發(fā)光。再放入電池，即刻重復(fù)上述自動檢測充電過程。

其中，LED1與LED2、LED3與LED4可分別合用一只雙色發(fā)光管。接通電源后，LED1與LED2總有一只發(fā)光。LED3與LED4必須放有電池才發(fā)光，因此可以判斷電池是否放入并且沒發(fā)生接觸不良現(xiàn)象。

CC4093是帶斯密特觸發(fā)器的四2與非門，因其不易買到，可用普通四2與非門CD4011替代。

6. 7805恒流充電電路

7805恒流充電電路

圖中是一款采用三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器7805作為恒流源的恒流充電器電路圖，可以為兩節(jié)鎳氫充電電池充電，充滿后指示燈自動熄滅。 1．電路工作原理。充電器電路由整流電源、恒流源、充電指示電路等部分組成。①集成穩(wěn)壓器7805與R4、R5、R6、R7分別構(gòu)成50mA、 100mA、150mA、200mA恒流源，由開關(guān)S進(jìn)行選擇，以適應(yīng)不同容量電池充電電流的需要。兩節(jié)1.2V鎳氫充電電池串聯(lián)接人電路進(jìn)行充電，二極管VD6的作用是防止被充電池電流倒灌。②晶體管VT1、VT2、發(fā)光二極管VD5等組成充電指示電路，充電開始時，因為被充電池電壓很低，vD6正極電位也較低，不足以使VT2導(dǎo)通，VT2截止，VT1導(dǎo)通，VD5發(fā)光指示正在充電。隨著充電的進(jìn)行，VD6正極電位逐步上升。當(dāng)被充電池充滿電時，VT2 導(dǎo)通，使VT1截止，VD5熄滅。③變壓器T、整流橋VD1～VD4、濾波電容C1等組成整流電源，為充電電路提供約12V的直流電源。