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汽车12V电池电量指示器电路图

h1654155282.3538 来源:陈翠 2019-10-01 15:05 次阅读

本例电路由三极管,电阻,稳压管,LED等分立器件设计而成,检测汽车12V电池的电压,根据电压来点亮不同的LED,以此来表示电池电压的多少。

电路图讲解:

既然是检测电池电压,那就是在电池不同电压值时可以让发光二极管处于不同的发光状态,以此来让我们知道电池的电量还剩下多少。

那电池的不同电压值怎么去检测呢?靠的就是图中的稳压二极管来采样。

图中有两个稳压二极管,分别是1N4740,1N4742。根据它们的数据手册,可以查看到它们的关键参数——1N4740是10V的稳压管,1N4742是12V的稳压管。

根据汽车12V铅酸电池放电限制电压10.5V,和充满电限制电压14.4V的条件,我们简要的将电池电压分为下面几种情况来分析:

A:电池电压大于10V,小于11V;

B:电池电压大于11V,小于12V;

C:电池电压大于12V,小于13V;

D:电池电压大于13V,小于14V;

E:电池电压大于14V。

首先我们看第一种情况:

A:电池电压大于10V,小于11V;

当电池电压大于10V,小于11V时,稳压管D4(10V)导通,但Q3截止。三极管Q4通过发光二极管D2,电阻R3,R4的基极偏置电路而导通,使发光二极管D1被点亮。

这里有两个情况对新手来说比较难理解:

1、为什么稳压管D4导通了,反而Q3截止呢?

2、为什么发光二极管D2有电流流过而不亮呢?

第一个问题:

稳压管D4是10V的击穿电压,所以在电池电压大于10V,小于11V这个区间内,我们取中间值10.5V,稳压管D4要分去10V的电压,这样b点的电压值最大也只有0.5V,满足不了三极管Q3发射结正偏的要求,所以Q3截止。

第二个问题:

在电池电压大于10V,小于11V内,流过发光二极管的电流是通过电阻R3,R2,以及Q4的发射结到电池负极的。

所以发光二极管有电流流过但是不亮,是因为流过D2的电流太小,不足以使它点亮。

流过发光二极管的电流初步估算为:(12-0.7)V/(50.3)K=0.225mA。这点电流是不足以使发光二极管D2点亮的。

再看看D3的工作情况,D5反向截止,三极管Q1,Q2截止,D3熄灭。

总结:电池电压大于10V,小于11V时,D1亮,D2,D3灭。

第二种情况:

B:电池电压大于11V,小于12V;

当电池电压在大于11V,小于12V区间内时,三极管Q3能导通了,流过发光二极管D2的电流变大了,使得D2被点亮,而且Q4还是导通的,D1也是被点亮的。

D5还是处于反向截止状态,三极管Q1,Q2截止,D3熄灭。

电压上升了,Q3能够导通,D2被点亮应该都能理解了。这里要理解的就是D4还保持导通状态。

我们还是取中间值11.5V来计算:

Q3的基极电流=(11.5-0.7)V/10K=0.08mA(80uA),查看BC237BP数据手册可以判断Q3处于放大状态,a点电压还是能够使Q4导通。

总结:电池电压大于11V,小于12V时,D1,D2亮,D3灭。

第三种情况:

C:电池电压大于12V,小于13V;

当电池电压大于12V,小于13V时,三极管Q3进一步导通,进入到饱和区,发光二极管D2还是处于被点亮的状态。但是由于Q3的饱和导通,使三极管Q4的基极电压被拉低,Q4截止,发光二极管D1熄灭。

再看另外一边,稳压二极管D5反向击穿,处于稳压状态,使e点保持在12V。取电池电压中间值12.5V来估算有一些三极管Q1,Q2的导通状态。Q1,Q2要导通,它们的发射结要正偏,则d点电压要在11.8V以下,而e点是12V的电压,不满足导通条件,所以Q1,Q2是截止的,发光二极管D3是熄灭的状态。

备注:如果钻下牛角尖可以发现取电池电压13V的时候,三极管Q1,Q2貌似能导通的样子。但是你估算一下三极管Q1,Q2的基极电流:(13-0.7-12)/500R=600uA。

这个电流是可以使三极管导通的。所以我取了一个中间值来讲解,因为每个电压区间的边界值并不是导通和截止的临界值,而且这个临界值也不是固定不变的,分成区间来说明只是为了新手能够好理解。

对新手而言,只要明白这个变化过程就好,具体在哪个点变化的要根据三极管的器件datasheet来查找参数计算。这个在仿真的时候,用一个可调电源模拟输入,可以明显的看到变化。

总结:当电池电压大于12V,小于13V时,D1灭,D2亮,D3灭。

第四种情况:

D:电池电压大于13V,小于14V;

当电池电压大于13V,小于14V时,由于三极管Q2的集电极接到发光二极管D2的阴极,这样D2亮还是灭要同时看Q2,Q3的状态。Q3还是会保持饱和导通的状态,Q4截止。

再看看Q1,Q2:取中间值13.5V来说明,稳压管D5导通,三极管Q1,Q2的发射结都会正向偏置而导通,发光二极管D3被点亮但由于Q1,Q2的基极电流还不够大,只能维持在放大区工作,它们的管压降在1.6V左右(仿真得到的数值),使发光二极管D2还能满足点亮的条件。

总结:当电池电压大于13V,小于14V时,D1灭,D2,D3亮。

第五种情况:

E:电池电压大于14V;

电池电压大于14V时,Q3的导通状态不变。三极管Q1,Q2会进入饱和区,使它们的管压降进一步降低,不足以维持发光二极管D2的导通条件,D2会处于熄灭状态。

这样当电池电压大于14V时,D1,D2熄灭,D3亮。

整个讲解说明过程是以电池电压慢慢上升来的,实际使用电池是放电状态,电池电压慢慢下降,可以从后往前看。

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