汽车电池充电器电路
汽车电池是一种典型的铅酸电池，由大约 6 节单体电池组成，每节电池电压约为 2V，因此总电压约为 12V。汽车电池的典型容量范围为 20AH 到 100AH。在这里，我们以一块额定容量为 40AH 的汽车电池为例，其所需的充电电流大约为 4A。本文旨在介绍一种简单汽车电池充电器的工作原理、设计与运行方式，该充电器由 交流市电（AC Mains） 供电，并配备一个反馈控制电路来调节电池充电过程。
1. 汽车电池充电器电路工作原理
这是一个简单的汽车电池充电器电路，带有指示功能。电池通过230V、50Hz的交流电源充电。该交流电压经过整流和滤波，以获得用于通过继电器为电池充电的非稳压直流电压。反馈电路（由电位器、二极管和晶体管组成）不断监测电池电压。继电器和反馈电路由稳压直流电压供电（通过电压调节器获得）。当电池电压超过最大值时，反馈电路设计为使继电器关闭，电池充电停止。
2. 汽车电池充电器电路图
3. 汽车电池充电器电路设计
3.1 电源设计步骤
- 所需负载为额定值约为40AH的汽车电池。由于电池的充电电流应为电池额定值的10%，因此所需的充电电流约为4A。
- 现在所需的变压器次级电流约为1.8×4，即约8A电流。由于所需负载电压为12V，我们可以选择一个12V/8A的变压器。现在所需的交流电压的有效值约为12V，峰值电压约为14.4V，即15V。
- 由于这里我们使用桥式整流器，每个二极管的反向电压（PIV）应大于峰值交流电压的四倍，即大于90V。这里我们选择PIV额定值约为100V的1N4001二极管。
- 由于这里我们还设计了一个稳压电源，最大允许纹波等于电容峰值电压减去调节器所需的最小输入电压。这里我们使用LM7812电压调节器为继电器和555定时器提供稳压的5V电源。因此，纹波约为4V（峰值电压约为15V，调节器输入电压约为8V）。滤波电容值计算为约10mF。
3.2 反馈和负载部分设计
反馈和负载部分的设计涉及选择用于电压分配部分的电阻。由于二极管仅在电池电压达到14.4V时才导通，因此电阻的值应使得当电池电压接近最大值时，二极管的正向电压至少为3V。
考虑到这一点，并进行必要的计算，我们选择一个100欧姆的电位器和其他分别为100欧姆和820欧姆的电阻。
4. 汽车电池充电器电路操作
一旦电源可用，电路操作就开始。230V有效值的交流电源通过降压变压器降至15V有效值的电压。然后，这个低电压交流电压通过桥式整流器整流，产生带有交流纹波的非稳压直流电压。滤波电容允许交流纹波通过，从而在其两端产生非稳压和滤波后的直流电压。这里发生两个操作：1. 这个非稳压直流电压直接通过继电器馈送到直流负载（本例中 的电池）。2. 这个非稳压直流电压也馈送到电压调节器以产生稳压的12V直流电源。
这里使用的继电器是一个1C继电器，公共端连接到常闭位置，使得电流通过继电器流向电池并对其进行充电。当电流通过LED时，它开始导通，表明电池正在充电。部分电流还通过串联电阻流动，使得电池电压通过电位器分配。最初，电位器两端的电压降不足以使二极管导通。这个电压等于电池电压，因此决定了电池的充电和放电。最初将电位器调整到其中点。随着电池电压逐渐增加，它达到一个点，即电位器两端的电压足以正向偏置二极管。当二极管开始导通时，晶体管Q2的基极发射结被驱动到饱和状态，晶体管被导通。
由于晶体管的集电极连接到继电器线圈的一端，后者被激励，公共接触点移动到常开位置。电源因此与电池隔离，电池充电停止。经过一段时间，当电池开始放电，电位器两端的电压再次回到使二极管反向偏置或关闭状态时，晶体管被迫截止，定时器现在处于关闭位置，因此没有输出。继电器的公共点回到其原始位置，即常闭位置。电池再次开始充电，整个过程重复。
5. 汽车电池充电器电路的应用
- 该电路便于携带，可在有交流电源供应的地方使用。
- 它可用于为玩具汽车电池充电。
6. 电路的局限性
- 这是一个理论电路，可能需要一些实际的修改。
- 电池的充电和放电可能需要更长的时间。