本文向读者介绍一种性能良好的多功能镉镍电池充电器，它的主要特点如下：每个单电池单独充电，这样可以减少电池之间容量的差异；通过实验证明，以往采用恒流办法充电时，特别是长时间采用恒流法充电时，在电池电极之间容易生成一种枝状结晶体，使电池内部短路而失效。本文介绍的电路有抑制枝状晶体形成的作用；电池充足电后自动停机，可防止过充电；温度低于5℃给电池充时，电池容易失效，本电路在环境温度低于5℃时能自动停止充电；对久置不用的电池能自动补充电量；有电池失效诊断能力。
电路原理
图1为充电器的总电路图，下面分述它的功能：
1．枝状晶体抑制电路：实践证明，仿照电镀过程中抑制结晶的方法，在电池充电过程中，对其周期地施加一定的反向电流脉冲，可以有效地抑制枝状晶体的形成。图2是一种比较简单的实用电路，图3则是这个电路的充电电流波形图。其中R\(_{a}\)＞Rb，正向电量与反向电量的比约为5：1（注意，这里是指电量比，不是指电流比）。两个电池的充电电路方向相反，是为了充分利用变压器绕组的正负半周，提高变压器的利用率。不同容量的电池充电时所采用的R\(_{a}\)、Rb值如附表。
2．自动停止充电电路：确定镉镍电池充足电的检测方法有多种，这里选用了检测温升的方法。电路见图1下方。温度传感器采用四个串联在一起的硅二极管1N4148，每只硅二极管的正向压降温度系数约为-2mV/℃，因此传感器的灵敏度约为-8mV/℃。一节D型（1号）电池以10小时率充电时，充足电约有5℃的温升，可使传感器产生40mV的变化，足以保证比较器可靠地工作。但是对于AA型（5号）电池来说，温升没有这么大，应将充电率增大为3小时率，以使其在过充电时能产生足以使电路工作的温升。传感器3作为电池温度检测器，传感器2作为环境温度检测器，二者构成差动温度传感器。运算放大器IC\(_{4}\)接成电压比较器，接通电源时，IC4输出高电平，BG\(_{7}\)导通，如果有电池待充电，那么当按一下按钮AN或是定时电路（IC2、IC\(_{3}\)）发出一个负脉冲，则继电器J2吸合，接点j\(_{2c}\)接通，充电电路接通。此时BG8导通，J\(_{2}\)自锁。电池充足电后，电池温度升高，IC4反相输入端电位高于同相端电位，IC\(_{4}\)输出变为低电平，BG7截止，J\(_{2}\)释放，充电电路断开，停止充电。此时C8放电，BG\(_{8}\)基极电位降低而截止。当电池冷却后，IC4又输出高电平，BG\(_{7}\)又导通，电路则准备接受一下一个命令脉冲。
3．自动定时充电电路：镉镍电池的自放电比其它电池大，典型的D型电池在40天里自放电约达容量的60％（环境温度为20℃时）。为此，在充电电路中增加了定时充电电路，时间选择有62天、31天、15\(\frac{1}{2}\)天、73;4。定时器由两块CD4020串接组成。CD4020是14级二进制计数器，其输入级有整形电路，因此对输入信号要求不高，可直接从电源变压器取得50Hz信号作为时钟脉冲。本电路中时钟信号从变压器次级取出，经R\(_{11}\)、D3及R\(_{13}\)、R14分压加到CD4020的CP-端（10脚）。50Hz信号经2\(^{14}\)×214分频后，在IC\(_{3}\)的第14级（3脚）输出周期为1491.3 小时的信号。信号的正向变化由BG4、BG\(_{6}\)缓冲输出，负向变化由BG3、BG\(_{5}\)缓冲输出，最后再经二极管D7加到充电控制电路去。二极管的作用是使每个充电电路互相隔离，图1中只画出了一个充电电路，读者可根据需要自行增减。
通过二极管D\(_{7}\)加到继电器J2去的脉冲宽度应为2～3秒，C\(_{5}\)、C6应在1～5μF之间。开关K\(_{1}\)作为定时器的工作开关，在通常情况下K1闭合，CD4020复位端（11脚）为高电平有效，不工作。当K\(_{1}\)断开时，11脚为低电位，开始计时。发光二极管LED2作为定时器工作指示器，每秒闪3次。
4．低温停机电路：这部分电路与过充电保护电路类似，但不是检测相对温度，而是只用一个传感器1作为环境温度检测。W\(_{1}\)为检测器提供基准电压，适当调整W1可使环境温度低于5℃时IC\(_{1}\)输出高电平，驱动BG1使继电器J\(_{1}\)吸合，常闭接点J1c断开，导致J\(_{2}\)断开电源而释放，J2c断开，切断充电电路。LED\(_{1}\)为低温报警指示灯。若要使电路复位，只能将充电器移至暖和的地方。调整时应首先调W1使J\(_{1}\)释放，然后将充电器放在电冰箱内（约5℃）约1小时，调W1使J\(_{1}\)吸合。
5．电池失效的诊断：由于本电路采用单个电池充电的方法，根据充电时间的长短，很容易发现损坏的电池。一个产生较严重枝状晶体的电池充电时间比正常的电池要长得多。对于已经“干透”了的电池，由于内阻大大增高，而电池充电电路要求电池内阻低于25Ω（利用负半周充电的电路则要求低于60Ω）才能使晶体管BG\(_{8}\)导通，将继电器J2锁住。因此，当按一下按钮AN，如果J\(_{2}\)不能自锁、充电电路不能正常工作时，说明该电池已损坏。
制作要点
电池盒、温度传感器与电池的连接是充电器成功与否的重要因素。这是因为对于一个标准D电池来说，在约23cm\(^{2}\)的外表面上消耗的功率仅半瓦左右。为了防止热量散失以便检测温升，采用了如图4所示的塑料管状电池盒，盒的一端对称开两个槽，负极片带翅可在槽内滑动，同时也使盒内温度与环境温度不致完全隔离。作为传感器的二极管焊成环状，用环氧树脂粘贴在电池负极板上。
整机外壳最好用金属盒。(魏天雄)