充电电池有一个终止放电电压,如果到了终止放电电压还继续放电,则造成过放电,对电池有损害。镍镉、镍氢电池的终止放电电压是1.0V,锂离子电池的终止放电电压是2.7V。
目前不少便携式电子产品中没有电池终止放电指示电路,常常造成电池过放电。实际上只用2~3个元器件就能做成终止放电指示电路,电路简单、耗电仅1μA、价格不贵,可全部采用贴片式元器件,占印制板面积极小,建议电子产品开发人员在开发新产品时采用。电子爱好者也可以动手制作终止放电指示器,安装在您的电子产品上,可防止过放电,延长电池的使用寿命。
终止放电指示器电路如图1所示,它由电压检测器AN051A、LED(VD)及电阻R组成。

电压检测器的工作原理
图1中被检测的电压输入②脚输入端VIN,若此电压高于电压检测器的检测电压VTH,则①脚输出端V\(_{OUT}\)输出高电平(接近V\(_{IN}\)),LED不亮;若此电压低于电压检测器的V\(_{TH}\),则①脚V\(_{OUT}\)输出低电平(接近0V),则LED亮。LED亮表示已到达终止放电电压,需要充电了。
根据电池数来选择电压检测器电压值,镍镉、镍氢电池见表1所示;锂离子电池可采用2.7V的电压检测器(可用开漏输出结构)。

制作过程
现以SOT-89封装的电压检测器制作检测电压为2~2.15V的“指示器”为例来说明其制作过程。
1.工具及辅助材料
最好采用烙铁头直径为2mm的尖头小电烙铁(25W),或用其他烙铁头适当锉细、锉尖(圆锥角约20度)、镊子、什锦锉、剪刀。辅助材料有1松香焊接丝、502胶、0.4~0.5硬接线。
2.准备工作
将AN051A的②脚锉平(见图2),将安装LED的底座的A面(见图2)锉平(原有一些斜度);用0.4~0.5的硬接线做两个引脚,(长度由自己定),如图2中7及8所示;用酒精棉球擦洗AN051A的底面及①、③引脚;将用作新引脚的红、黑两硬接线先在焊接处搪锡,并将黑色引脚用镊子弯个小圈,其孔刚能放入AN051A的③引脚为好;将LED的红漆刮除并擦洗后搪锡。

用牙签沾一点点502胶在LED的底面(有圆凹坑的一面),按图2的位置粘在AN051A的A面(要注意LED的阳极及阴极的方向别搞错!502胶不要多,并勿沾在手上)。将LED的引脚如图2方向折弯,并将阳极引脚与AN051A的②引脚(底面散热板的头部,焊接点4)焊好;焊AN051A的③脚及LED的阴极(焊接点3);将多余的LED引脚剪去。焊红色硬接线及黑色硬接线(要注意多余的焊锡不能使AN051A的③脚与②脚短路!),即图2上的1、5焊接点。焊好后检查有无焊错或虚焊,并可用指针式三用表的1kΩ电阻挡来测试:若黑表笔接黑引线,红表笔接红引线时电阻约13kΩ,黑表笔接红引线、红表笔接黑引线时电阻在2MΩ左右(表笔动一点),则表示焊接正常。
最后可以用环氧树脂或改性丙烯酸胶涂在器件的外部(薄薄一层),目的是防止引线弯曲时从焊点处折断及防止与其他元器件短路。等胶固化后即成。
图3是有限流电阻的结构图,它多了一个0805的电阻。需要在焊接前将电阻用一点点502胶粘在AN051的背面,使电阻的一端与AN051A的②脚接触,等胶干后,要用刀片将电阻焊接处多余胶刮掉,以免影响与②脚的焊接。另外要注意的是LED转了90°(与图2相比较),要注意LED的极性,切勿搞错!

图4是用TO-92封装的AN051A制作的“指示器”,其制作方法与上述相同,制作较容易。图3、图4均未画最后的涂环氧树脂等保护层。若无环氧树脂,用502胶在焊接点上涂一点,特别在硬接线的焊点四周多涂一二次,以防止引线弯曲时折断。

笔者制作了几个样件,测试情况见表2。

这里要说明的是测试是用JWY-3OB型直流稳压电源(0~30V连续可调)来代替电池作实验。电压从高于检测电压开始逐步降低电压,在LED刚亮的时间停止降压,读出该时的电压(即LED发光时电压)及LED的电流(即LED亮时电流)。若电压继续下降时,LED还亮,但亮度变暗,当电压降到1.8V以下时LED灭。另外,在2V的“指示器”中无需R是由于AN051A中的MOSFET有120Ω左右的内阻(V\(_{GS}\)小时则内阻大),所以可省去外接电阻R。
本制作中的元件购买信息见67页广告。
(方佩敏)