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首先，讓我們先看看充電的原理。我們使用的電池大體上分為2類：一是一次性電池，比如干電池，顧名思義，它只能使用一次，當(dāng)電能耗盡以后只能丟棄，不可以再次利用；二是可充電電池，當(dāng)其電能耗盡以后可以通過(guò)充電器充電，恢復(fù)電能，可以多次重復(fù)利用。 怎么樣才能給電池充進(jìn)電去呢？我們先看看電池放電的過(guò)程，想一想，無(wú)論什么電路，只要是使用電能，也就是電池向外部供電，都有一個(gè)共同點(diǎn)：電從電池正極流出，經(jīng)過(guò)外部電路以后回到電池負(fù)極。充電是放電的相反過(guò)程，所以，我想，你也猜到了：只要想辦法讓電流倒過(guò)來(lái)流動(dòng)－－從電池正極進(jìn)入電池，從負(fù)極出來(lái)－－就可以充電，的確如此。 那怎么樣才能讓電流倒過(guò)來(lái)流動(dòng)呢？先思考一個(gè)問(wèn)題：電為什么會(huì)流動(dòng)？導(dǎo)線里面的電荷如果不接電源，它是不會(huì)流動(dòng)的，會(huì)基本上呆在原地；一旦接通電源以后，每個(gè)電荷都會(huì)受到一個(gè)壓力，所有的電荷在這個(gè)壓力下沿著導(dǎo)線被迫向一個(gè)方向流動(dòng)，形成電流。這個(gè)壓力，就是電壓，所以，在外部電路保持不便的情況下，電壓越大，電流越大。 當(dāng)電池接入電路以后，會(huì)迫使導(dǎo)線里面的電荷在它的驅(qū)使下流動(dòng)，而我們還要想讓電荷逆流而上，如何實(shí)現(xiàn)呢？只有一個(gè)辦法：再給電荷施加一個(gè)方向相反的更大的壓力，把電荷“頂”回去！最簡(jiǎn)單的電路如圖1  電池1的“意愿”是讓電流順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)；電池2的“意愿”是讓電流逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。可是，電池2的電壓小于電池1的電壓，電池2“心有余而力不足”，沒(méi)有辦法，只能聽(tīng)“老大”的，讓電流順時(shí)針流動(dòng)，誰(shuí)叫人家“力量”大呢？對(duì)電池1來(lái)講，是在放電；對(duì)電池2來(lái)說(shuō)，是在充電。這就是給電池2的充電電路。當(dāng)然，前提條件是電池2得是充電電池，如果電池2是一次性電池，那是不可能充進(jìn)去電的?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有一種給手機(jī)電池充電的應(yīng)急設(shè)備，它可以在沒(méi)有市電的情況下通過(guò)購(gòu)買(mǎi)幾節(jié)干電池給手機(jī)電池充電，其實(shí)就是上面這個(gè)原理。呵呵，簡(jiǎn)單的不能再簡(jiǎn)單了。我不知道那個(gè)東西售價(jià)是多少，如果你花費(fèi)了很多的錢(qián)買(mǎi)了它，那，你去哭吧...... 上面這個(gè)圖是不是實(shí)用的電路圖呢？嗯，還不是，還差那么一點(diǎn)點(diǎn)。我們已經(jīng)知道了，只要讓電流倒著流進(jìn)電池，就可以給電池充電。那么要充多長(zhǎng)時(shí)間才能充滿呢？我想你也應(yīng)該可以想象的出：電流越大充電越快，所用的時(shí)間也就越短。但問(wèn)題是，就像其它的設(shè)備一樣，如果電流過(guò)大是會(huì)燒壞電池的，電池也是有可以承受的最大電流的，無(wú)論是充電還是放電。也就是說(shuō)，充電過(guò)快會(huì)損壞電池，放電過(guò)快同樣也會(huì)損壞電池。所以，我們還要限制充電電流的大小，怎么限制呢？串聯(lián)一個(gè)電阻即可。如圖2  上面我說(shuō)的那個(gè)通過(guò)干電池給手機(jī)應(yīng)急充電的東西我沒(méi)有看過(guò)，不知道里面具體電路如何，我猜就是上面這個(gè)電路。如果它有防止因電池接反而損壞的功能，那就再串聯(lián)一個(gè)二極管，如果沒(méi)有，就是上面這個(gè)電路！聲明：我猜的。那個(gè)東西你買(mǎi)了沒(méi)有？如果買(mǎi)了，今天你哭了沒(méi)有？如果沒(méi)有，再哭一次吧...... 用電阻可以限制充電電流的大小，從而保護(hù)電池。那么充電電流應(yīng)該調(diào)整為多大才合適呢？這個(gè)和電池的容量有關(guān)。什么是電池的容量呢？通俗點(diǎn)說(shuō)，就是電池可以容納的電能的多少，通常用“安時(shí)”這個(gè)單位來(lái)表示，表示為AH。如果說(shuō)一節(jié)電池的容量是2安時(shí)，其含義是這個(gè)電池如果以2安培的電流放電，可以持續(xù)放電1小時(shí)。標(biāo)準(zhǔn)的充電方式是使用電池容量的1/10電流充電10小時(shí)。2AH容量的電池，標(biāo)準(zhǔn)的充電方式是用0.2安培電流連續(xù)充電10小時(shí)。 知道了充電的原理，也知道了該如何充電，還有個(gè)問(wèn)題：充進(jìn)電池的電從那里來(lái)呢？一般情況下，我們都是使用220v市電。那是不是直接把220v市電接到充電電池上呢？當(dāng)然不是了，不僅僅是因?yàn)槭须娛墙涣麟?，不可以直接?lái)充電；更重要的是它的電壓太高了，如果接到電池上瞬間就會(huì)損壞電池的，所以，我們首先要想辦法把電壓降下來(lái)，使用下圖這樣的元件－－變壓器。實(shí)際上，變壓器的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，就是圖3  兩個(gè)線圈繞到同一個(gè)鐵心上。如下圖，這就是一個(gè)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖。中間是一根鐵棒，上面纏繞了2個(gè)線圈，給其中一個(gè)線圈接通交流電，另外一個(gè)線圈就會(huì)感應(yīng)出同頻率的交流電。兩個(gè)線圈兩端的交流電壓比等于線圈的匝數(shù)比。舉例來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)線圈匝數(shù)為2200匝，接通220v交流電；另外一個(gè)線圈是220匝，那么它兩端的輸出電壓就是22v。當(dāng)然，下面這個(gè)圖僅僅是示意圖，實(shí)際的變壓器為了獲得更好的性能采取了一些措施，例如中間用的不是鐵心，而是多個(gè)硅鋼片重疊在一起等等。這些我們暫時(shí)不必細(xì)說(shuō)，了解一下就可以了。圖4  一個(gè)比較實(shí)用的充電電路如下圖。圖左邊的新出現(xiàn)的符號(hào)是變壓器，用字母“T”表示，其它的大家應(yīng)該都比較熟悉了。線路的原理如下：220v交流電經(jīng)過(guò)變壓器降壓后再經(jīng)過(guò)全波整流電路變成直流電以后給充電電池充電，電阻R可以調(diào)整充電電流的大小。圖5  鎳鎘電池的容量隨著生產(chǎn)廠家的不同而不同，有450mAH，也有800mAH的，購(gòu)買(mǎi)時(shí)注意察看電池的包裝，上面都會(huì)注明的。下面我們以給常用的1.2v450mAH鎳鎘電池設(shè)計(jì)充電電路為例具體說(shuō)明一下各個(gè)元件的選取。 首先看看變壓器。鎳鎘電池充滿電以后電壓約是1.35v左右，因此充電器的輸出電壓只要比1.35v高出一些就可以，而這個(gè)電壓的大小是由變壓器的輸出電壓決定的。那么變壓器應(yīng)該買(mǎi)什么樣規(guī)格的呢，是買(mǎi)220v變1.5v的呢還是買(mǎi)220v變3v的呢？ 是后者。前者不但不是很好買(mǎi)，而且還無(wú)法為電池充電。為什么呢？讓我們仔細(xì)分析一下電路就清楚了。無(wú)論從變壓器出來(lái)的電流怎么流動(dòng)（記?。鹤儔浩鬏敵龅目墒墙涣麟娕叮?，都要經(jīng)過(guò)2個(gè)二極管，我們前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)了，硅材料制造的二極管即使正向?qū)〞r(shí)也會(huì)有0.7v左右的電壓損耗，那么兩個(gè)二極管就是1.4v，再加上充電電池兩端的1.35v左右的電壓就是2.75v了，所以變壓器我們不可以選用1.5v的，它的電壓不夠，只能選用3v的； 其次，計(jì)算電流。這個(gè)似乎沒(méi)有什么好說(shuō)的，容量450mAH，電流是其十分之一，45mA； 再次，計(jì)算電阻。變壓器輸出電壓3v，去掉電池上的電壓1.35v，去掉兩個(gè)二極管上的電壓1.4v，剩下的電壓0.25v，這也是加在電阻上的電壓。由于電阻和電池串聯(lián)，電流相同，也是45mA。因此電阻 R = 0.25V ÷ 0.045A ＝ 5.55 Ω 實(shí)際上沒(méi)有這個(gè)阻值的電阻，因此選用5.6Ω的電阻?！盀槭裁礇](méi)有5.55Ω的電阻呢？”你想想啊，如果每個(gè)整數(shù)的電阻都有，那1Ω，2Ω,3Ω......100MΩ......得多少個(gè)?。。?！因此，標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值只有為數(shù)不多的一些數(shù)值，但這已經(jīng)足夠了。詳細(xì)的見(jiàn)附表。 [Page] 衡量電阻的可不僅僅是阻值這一個(gè)參數(shù)，還有功率呢。計(jì)算一下電阻上消耗的功率 P = I x I x R = 0.045 x 0.045 x 5.6 = 0.01134 W 我們常用的直插電阻是0.25w，選用它綽綽有余。記?。哼x用電阻時(shí)，不僅僅要考慮阻值，還要考慮其功耗。如果你選用實(shí)際功率比計(jì)算功率小得多的電阻，通電用不了多久就會(huì)把電阻燒冒煙的。切記！ 通過(guò)二極管的電流自然也是45mA，用1N4007吧，還記得其電流是多大么？1A，足夠了。 總結(jié)一下：變壓器選用220v變3v的，二極管選用1N4007，電阻選用5.6Ω0.25W的，按照上圖連接，這個(gè)充電器就做成了。 |
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