镍镉电池预查验电路

Jim Mahoney，凌力尔特公司

镍镉电池由于电流容量大，因此广泛用于从计算机到电动工具的各种产品中。

但镍镉电池出了名的缺点是，随着时间推移容量会减小。我在阅读《便携世界中的电池》这本书时，正在想着这些问题。第十章“充分利用电池 ——使用和恢复”让我眼前一亮，我意识到，终于有解决办法了。

镍镉电池的问题

随着镍镉电池的老化，视使用方式的不同，电池内部的镍晶体会有不同程度的增大。这减小了总的晶体表面面积，从而降低了电池容量并提高了电池内部电阻。幸运的是，通过对每节镍镉电池从 1V 到 0.4V 非常慢速地放电，电池中镍晶体的形状可以恢复。就像《便携世界中的电池》一书所说的那样，这有助于恢复电池容量并降低电池内部电阻。容量不会 100% 恢复，但是每月进行一次慢速放电，可以将电池的有用寿命延长达 40%。能恢复多少容量取决于很多因素，如开始慢速放电时电池的状态、电池老化程度、已经进行了多少次充电等等。这里我推荐一个可以完成慢速放电任务的简单电路（图1），该电路预查验一个由4节电池组成的1900mAh电池组。

电路描述

这个电路用凌力尔特公司的 LT6700-1 双路比较器控制一个恒定电流放电电路。连接到这个电路的电池将以 1900mA 的电流放电，直到其电压达到每节1V（就本例由4节电池组成的电池组而言，电压达到4V）为止。之后放电电流降至38mA，直到电池电压达到每节0.4V（就本例由4 节电池组成的电池组而言，电压达到 1.6V）为止。

开始时，启动开关SW1是闭合的，如果连接了电池，那么比较器U6 进行检测。如果电池电压高于4.4V，那么比较器U6的输出将为高，U7比较器 A 的输出将为低，U7比较器B 的输出将为高。这些比较器控制电流设置电路的开关U2和U4（突出显示在原理图上）。电流设置电路产生三种输出电压状态之一，这些电压状态反过来又规定了电流吸收电路（U5 的引脚 3）从电池吸取的电流。

基准U1向串联电阻分压器提供稳定的2.5V 电压。当每节电池电压高于1V时，电流设置电路将向电流吸收电路输出 190mV电压，令电池组以1900mA 的电流放电。

当4节电池组成的电池组的电压低于 4V时，模拟开关U4闭合。电流设置输出控制电压降至3.8mV，电流吸收电路使电池以38mA电流放电。当电池电压达到1.6V（每节0.4V）时，比较器B的输出变低，开关U2打开，电流控制电压达到0V，放电电流设置为0。

MOSFET、Q3和Q4用来取代用于1V和0.4V比较器的正反馈电阻，以产生有效的高迟滞值。大的迟滞是需要的，因为当镍镉电池放电电流很低时，电池电压可能浮动到高于较高的门限值。如果没有迟滞来推迟比较器电路的启动，该电路就可能在高电流和低电流放电状态之间来回翻转。本文所述电路可维持较低电流（38mA）预查验周期，即使电池电压浮动到高于1.6V也一样。
结论

不存在没有问题的电池。但是即使有这么多缺点，镍镉电池在需要大的放电电流时仍然是首选，因为镍镉电池内部电阻最低。代价是用户必须留心保持电池处于最佳状态。本文所述电路是一种保持镍镉电池处于可能达到的最佳状态的工具，可降低这种电池使用时的不确定性。