深度剖析：12V 鉛酸電池充電保護(hù)板 CN3768 電路原理與恒流充電機(jī)制

出處：網(wǎng)絡(luò)整理發(fā)布于：2025-07-10 15:46:29 | 434 次閱讀

　　一、電路選用的充電保護(hù)芯片 CN3768

　　該電路選用的充電保護(hù)芯片 CN3768，是一款采用 PWM 降壓模式、專門適用于 12V 鉛酸電池充電的充電管理芯片。其電流可達(dá) 4A，輸入電壓范圍為 6.6V - 30V，開關(guān)頻率為 315KHz。它具有涓流、恒流、過充和浮充電模式，這些特性使其非常適合 12V 鉛酸電池的充電需求。在過充和浮充電模式下，充電電壓典型值分別為 14.8V 和 13.55V；在恒流充電模式時(shí)，充電電流可通過一個(gè)外部電阻進(jìn)行設(shè)置。從電子電路設(shè)計(jì)的角度來看，這種靈活的電流設(shè)置方式為不同的充電場(chǎng)景提供了更多的可能性，能更好地滿足實(shí)際應(yīng)用中的多樣化需求。

　　二、芯片各腳功能
　　①腳軟啟動(dòng)，為芯片內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路提供電源，確保芯片能夠平穩(wěn)啟動(dòng)，避免因瞬間電流沖擊對(duì)芯片造成損害。
　　②腳接地，為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的參考電位。
　?、勰_充電指示燈，用于指示充電狀態(tài)，方便用戶直觀了解充電情況。
　?、苣_回路補(bǔ)償輸入，可對(duì)電路中的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，提高電路的穩(wěn)定性和可靠性。
　?、菽_電池正極連接端及充電電流檢測(cè)負(fù)輸入端，負(fù)責(zé)連接電池正極并檢測(cè)充電電流的負(fù)向變化。
　?、弈_充電電流檢測(cè)正輸入端，與⑤腳配合，準(zhǔn)確檢測(cè)充電電流的正向變化。
　　⑦腳芯片供電端，為芯片提供必要的工作電源。

　?、嗄_柵極 PWM 脈寬驅(qū)動(dòng)輸出端，輸出的 PWM 脈寬驅(qū)動(dòng)信號(hào)可控制外部功率器件的工作狀態(tài)。

　　三、電路工作原理

　?、俪潆娖鬏敵?14V 左右直流電壓，分成四路。一路送到指示燈，讓用戶了解充電狀態(tài)；一路送到 P 型場(chǎng)效應(yīng)管 M1 的源極，為場(chǎng)效應(yīng)管提供工作電壓；一路送到芯片 1 腳做供電電源，使芯片能夠正常啟動(dòng)；還有一路給 C2 充電。

　?、诋?dāng) C2 電壓上升到一定值時(shí)，給芯片內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路提供工作電源，芯片啟動(dòng)工作。這一過程類似于一個(gè) “開關(guān)” 機(jī)制，只有當(dāng) C2 電壓達(dá)到特定閾值時(shí)，芯片才會(huì)開始工作，確保了電路的安全性和穩(wěn)定性。

　?、坌酒ぷ骱?，由 8 腳輸出 PWM 脈寬驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng) P 型 MOS 管工作。PWM 脈寬調(diào)制技術(shù)是現(xiàn)代電子電路中常用的控制方法，通過調(diào)節(jié)脈沖的寬度，可以精確控制功率器件的導(dǎo)通時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電流和電壓的精確控制。

　?、墚?dāng) P 型場(chǎng)效應(yīng)管 M1 導(dǎo)通時(shí)，+14V 直流電通過 D1 給 L 充電，L 為儲(chǔ)能電感，D1 為隔離二極管。儲(chǔ)能電感 L 可以將電能轉(zhuǎn)化為磁能儲(chǔ)存起來，隔離二極管 D1 則防止電流反向流動(dòng)，保護(hù)電路中的其他元件。
　　⑤當(dāng) M1 截止時(shí)，儲(chǔ)能電感 L 通過 D2 放電，D2 為續(xù)流管，同時(shí)向電容 C3 充電，通過 C3 穩(wěn)壓濾波向電池 BAT 充電。續(xù)流管 D2 的作用是在 M1 截止時(shí)，為儲(chǔ)能電感 L 提供放電通路，避免電感產(chǎn)生的高壓對(duì)電路造成損害。電容 C3 則起到穩(wěn)壓濾波的作用，使輸出的充電電壓更加穩(wěn)定。
　?、轗s 為充電電流檢測(cè)電阻，充電電流變化時(shí)反饋到芯片 6 腳，芯片根據(jù) 6 腳反饋信息調(diào)整 8 腳 PWM 輸出脈寬（占空比），從而調(diào)整充電電流，實(shí)現(xiàn)恒流控制。這種反饋控制機(jī)制類似于一個(gè) “智能大腦”，能夠根據(jù)充電電流的實(shí)時(shí)變化，自動(dòng)調(diào)整 PWM 輸出脈寬，確保充電電流始終保持在設(shè)定的恒定值，有效保護(hù)電池，延長(zhǎng)電池使用壽命。
　?、逺1、D3 為指示燈電路，當(dāng)亮紅燈時(shí)表示充電狀態(tài)。指示燈電路不僅為用戶提供了直觀的充電狀態(tài)指示，還可以作為電路故障檢測(cè)的一個(gè)參考依據(jù)。如果指示燈出現(xiàn)異常，可能意味著電路中存在故障，需要及時(shí)進(jìn)行檢查和維修。
　?、郉1、D2 均采用肖特基二極管，D1 為防倒灌二極管，防止充電時(shí)充電電源突然掉電，電池能量倒灌，消耗電池能量。肖特基二極管具有正向壓降小、開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，非常適合在這種充電電路中使用。
　?、酭2、C4 為 RC 回路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，可對(duì)電路中的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和調(diào)整，提高電路的性能和穩(wěn)定性。
　?、獬潆姇r(shí)：

　　α、如果電池電壓低于所設(shè)置的過充電壓的 75%，CN3768 用所設(shè)置的恒流充電電流的 17.5% 對(duì)電池進(jìn)行涓流充電。在過充電階段，充電電流逐漸減小。涓流充電可以在電池電量較低時(shí)，緩慢而安全地為電池補(bǔ)充電量，避免大電流對(duì)電池造成損害。

　　b、當(dāng)充電電流降低到恒流充電電流的 38% 時(shí)，CN3768 進(jìn)入浮充電狀態(tài)。浮充電狀態(tài)可以保持電池的電量，防止電池自放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
　　c、當(dāng)電池電壓下降到所設(shè)置的過充電壓的 83.95%，自動(dòng)開始新的充電周期。這種自動(dòng)充電機(jī)制可以確保電池始終保持在合適的電量范圍內(nèi)，提高電池的使用效率。
　　d、當(dāng)輸入電源掉電或者輸入電壓低于電池電壓時(shí)，CN3768 自動(dòng)進(jìn)入低功耗的睡眠模式。低功耗睡眠模式可以減少電路的能量消耗，提高能源利用效率。

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