鎳鎘電池預(yù)查驗(yàn)電路

Jim Mahoney，凌力爾特公司

鎳鎘電池由于電流容量大，因此廣泛用于從計(jì)算機(jī)到電動(dòng)工具的各種產(chǎn)品中。

但鎳鎘電池出了名的缺點(diǎn)是，隨著時(shí)間推移容量會(huì)減小。我在閱讀《便攜世界中的電池》這本書(shū)時(shí)，正在想著這些問(wèn)題。第十章“充分利用電池 ——使用和恢復(fù)”讓我眼前一亮，我意識(shí)到，終于有解決辦法了。

鎳鎘電池的問(wèn)題

隨著鎳鎘電池的老化，視使用方式的不同，電池內(nèi)部的鎳晶體會(huì)有不同程度的增大。這減小了總的晶體表面面積，從而降低了電池容量并提高了電池內(nèi)部電阻。幸運(yùn)的是，通過(guò)對(duì)每節(jié)鎳鎘電池從 1V 到 0.4V 非常慢速地放電，電池中鎳晶體的形狀可以恢復(fù)。就像《便攜世界中的電池》一書(shū)所說(shuō)的那樣，這有助于恢復(fù)電池容量并降低電池內(nèi)部電阻。容量不會(huì) 100% 恢復(fù)，但是每月進(jìn)行一次慢速放電，可以將電池的有用壽命延長(zhǎng)達(dá) 40%。能恢復(fù)多少容量取決于很多因素，如開(kāi)始慢速放電時(shí)電池的狀態(tài)、電池老化程度、已經(jīng)進(jìn)行了多少次充電等等。這里我推薦一個(gè)可以完成慢速放電任務(wù)的簡(jiǎn)單電路（圖1），該電路預(yù)查驗(yàn)一個(gè)由4節(jié)電池組成的1900mAh電池組。

電路描述

這個(gè)電路用凌力爾特公司的 LT6700-1 雙路比較器控制一個(gè)恒定電流放電電路。連接到這個(gè)電路的電池將以 1900mA 的電流放電，直到其電壓達(dá)到每節(jié)1V（就本例由4節(jié)電池組成的電池組而言，電壓達(dá)到4V）為止。之后放電電流降至38mA，直到電池電壓達(dá)到每節(jié)0.4V（就本例由4 節(jié)電池組成的電池組而言，電壓達(dá)到 1.6V）為止。

開(kāi)始時(shí)，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SW1是閉合的，如果連接了電池，那么比較器U6 進(jìn)行檢測(cè)。如果電池電壓高于4.4V，那么比較器U6的輸出將為高，U7比較器 A 的輸出將為低，U7比較器B 的輸出將為高。這些比較器控制電流設(shè)置電路的開(kāi)關(guān)U2和U4（突出顯示在原理圖上）。電流設(shè)置電路產(chǎn)生三種輸出電壓狀態(tài)之一，這些電壓狀態(tài)反過(guò)來(lái)又規(guī)定了電流吸收電路（U5 的引腳 3）從電池吸取的電流。

基準(zhǔn)U1向串聯(lián)電阻分壓器提供穩(wěn)定的2.5V 電壓。當(dāng)每節(jié)電池電壓高于1V時(shí)，電流設(shè)置電路將向電流吸收電路輸出 190mV電壓，令電池組以1900mA 的電流放電。

當(dāng)4節(jié)電池組成的電池組的電壓低于 4V時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)U4閉合。電流設(shè)置輸出控制電壓降至3.8mV，電流吸收電路使電池以38mA電流放電。當(dāng)電池電壓達(dá)到1.6V（每節(jié)0.4V）時(shí)，比較器B的輸出變低，開(kāi)關(guān)U2打開(kāi)，電流控制電壓達(dá)到0V，放電電流設(shè)置為0。

MOSFET、Q3和Q4用來(lái)取代用于1V和0.4V比較器的正反饋電阻，以產(chǎn)生有效的高遲滯值。大的遲滯是需要的，因?yàn)楫?dāng)鎳鎘電池放電電流很低時(shí)，電池電壓可能浮動(dòng)到高于較高的門限值。如果沒(méi)有遲滯來(lái)推遲比較器電路的啟動(dòng)，該電路就可能在高電流和低電流放電狀態(tài)之間來(lái)回翻轉(zhuǎn)。本文所述電路可維持較低電流（38mA）預(yù)查驗(yàn)周期，即使電池電壓浮動(dòng)到高于1.6V也一樣。
結(jié)論

不存在沒(méi)有問(wèn)題的電池。但是即使有這么多缺點(diǎn)，鎳鎘電池在需要大的放電電流時(shí)仍然是首選，因?yàn)殒囨k電池內(nèi)部電阻最低。代價(jià)是用戶必須留心保持電池處于最佳狀態(tài)。本文所述電路是一種保持鎳鎘電池處于可能達(dá)到的最佳狀態(tài)的工具，可降低這種電池使用時(shí)的不確定性。