镍镉低电池监测电路使用Lambda二极管

这个lambda-diode低电池指示灯的主要特点是，电路本身消耗几乎为零的电流，直到设置的低阈值水平达到，指示灯LED被照亮。

这个特性使得电路非常适合许多低电压电池操作系统，如收音机，手表，计时器，警报器，遥控器等。

镍镉电池过早损坏的主要原因是其内部短路，这是由于电池在运行时放电过深造成的。

因此，任何使用镍镉电池的电子设备都必须包括一个低电量指示器，它能在电池的“临界”电压达到之前触发并提醒用户充电。

虽然你会发现很多种类负责监控可以集成到电池驱动的产品中，本文中解释的lambda-diode监视器可能是比任何其他可用的电池监视器更复杂的选择。

比其他低电量指示系统更好

大多数电池电量过低的指标与bjt工作，以切换LED驱动电流或仪表显示。这种设计的缺点是，即使LED处于关闭状态，电路也会持续耗尽电池。

在低功耗电路中，这种电池消耗会极大地影响和减少电池的备份时间。

解决这个问题的最好办法是使用一个绝对不消耗的电路电池电流，只要电源电压高于电池的临界电位。

这正是基于lambda二极管的低电池监视器执行的。

它还具有一个可调节的触发阈值，电压范围为8到20伏，而且它可以非常便宜地建造。

镍镉充电/放电特征

的所有电池的端电压取决于它们的电荷状态。对于不同的电池，这种关系的特征可能是不同的。

例如与铅酸电池，我们发现实际上，当电池放电时，它们的输出电压有一个非常线性的下降。干电池的这种行为通常也是一样的。

但是，对于镍镉电池，放电时的电压降不是很线性。一个完全带电的镍镉电池输出电压大约为1.25伏。

这个水平会持续保持，直到几乎完全释放。在这一点上，电池电压迅速下降到大约1.0到1.1伏，或1.05伏。

一个精确的电压监控电路调整激活在这个“临界”电压水平可以非常有帮助的识别电荷水平的镍镉电池。

一个八细胞镍镉电池例如，它可以有10.0伏特的完全充电输出电位。当它几乎完全放电时，电池可能有8.4伏特的输出。

如何Lambda-Diode低电池指示工作

下图所示的lambda-diode低电池监测电路被调整到8.4伏特激活，这使我们能够实现一个有效的荷电状态(SoC)监测系统的镍镉电池。

的λ二极管表示在虚线框内是建立使用一对n和p通道FET。

记住，市场上没有现成的“lambda”二极管。

实际上，一个lambda二极管是通过互连两个低功率fet，并使用两个端子操作，标记为“阳极”(a)和“阴极”(K)。

当偏置在这个lambda二极管是在截止模式，晶体管Q3也被关闭，这反过来保持LED1关闭。

当电池电压开始下降，它到达一个点，lambda二极管突然偏置和导通。

这种情况立即偏见Q3进入传导，电源上的LED提醒用户关于电池电量过低的情况．(lambda二极管的工作特性如下所示)。

使λ二极管偏向于传导的潜在水平完全可以通过电位计R1。

电阻R2像一个电流限制器保护LED1。它的价值限流电阻可以用欧姆定律计算(R2 = E/I，其中R2的单位是欧姆，E代表Ni-Cd电池的电势阈值，而LED1只是照明，我应该被替换为LED的最大安全电流值。

施工详图

上述解释的lambda-diode电池充电监视器是相当紧凑的，以容纳到齿轮，其中镍镉电池组是利用作为电源。

此外，它可以构建和应用外部作为一个低电池指示设备和封装在一个小盒子。在这两种情况下，都可以使用PCB，如下所示。

JFET类型用于构建lambda二极管实际上不是关键的。几乎所有涉及n通道和p通道fet的配置都应该表现良好，以及在零件列表中指定的那些配置。

如果需要，您可以考虑用低功率继电器替换LED1，以便在电压水平低于临界低阈值时立即断开Ni-Cad电池组与负载的连接。这种特殊的安排将自动保护电池组从极性逆转，而它是放电。

零件清单

LED -任何5mm 20 mA LED
Q1 - p通道JFET (2N4360或类似)
Q2 - n通道JFET (2N3819或类似)
Q3 - NPN BJT 2N2222A或类似产品

R1 - 10k，预设
R2 -限流电阻(见文本)可以是150欧姆1/2瓦特