這種用于鎳鎘電池的λ二極管低電池電量指示器的主要特點(diǎn)是，電路本身消耗的電流幾乎為零，直到達(dá)到設(shè)定的低閾值電平并且指示燈LED亮起。

此功能使該電路非常適合許多低壓電池供電系統(tǒng)，如收音機(jī)、手表、定時(shí)器、警報(bào)器、遙控器等。

鎳鎘電池過(guò)早損壞的主要原因是由于電池在運(yùn)行時(shí)放電太深而導(dǎo)致的內(nèi)部短路。

因此，任何使用鎳鎘電池的電子產(chǎn)品都必須包括一個(gè)低電池電量指示器，該指示器可以在電池達(dá)到“臨界”電壓之前觸發(fā)并提醒用戶(hù)充電。

雖然您會(huì)發(fā)現(xiàn)許多類(lèi)型的充電監(jiān)視器可以集成到電池供電產(chǎn)品中，但本文中介紹的λ二極管監(jiān)視器可能比任何其他可用的電池監(jiān)視器都更復(fù)雜。

優(yōu)于其他低電量指示器系統(tǒng)

大多數(shù)低電量指示燈與 BJT 配合使用，以打開(kāi) LED 驅(qū)動(dòng)電流或用于儀表顯示。這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是，即使LED處于關(guān)斷狀態(tài)，電路也會(huì)不斷耗盡電池電量。

在低功耗電路中，這種電池消耗會(huì)極大地影響和減少電池的備份時(shí)間。

解決這個(gè)問(wèn)題的最佳補(bǔ)救措施是使用絕對(duì)不消耗電池電流的電路，只要電源電壓高于電池的臨界電位即可。

這正是基于λ二極管的低電池電量監(jiān)視器所執(zhí)行的。

它還具有在 8 至 20 V 電壓范圍內(nèi)可調(diào)觸發(fā)閾值，并且可以相當(dāng)便宜地構(gòu)建。

鎳鎘充電/放電特性

所有電池的端電壓根據(jù)其充電狀態(tài)而變化。這種關(guān)系的這種特性對(duì)于不同的電池可能不同。

例如，對(duì)于鉛酸電池，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)電池放電時(shí)，它們的輸出電壓實(shí)際上會(huì)非常線性地下降。對(duì)于干細(xì)胞，這種行為通常也是相同的。

但是，對(duì)于鎳鎘電池，放電時(shí)的壓降不是很線性。完全充電的鎳鎘電池的輸出電壓可能約為 1.25 伏。

這個(gè)水平保持相當(dāng)恒定，直到它被漂亮地完全放電。此時(shí)，電池電壓迅速下降到大約 1.0 至 1.1 伏或 1.05 伏。

調(diào)整為在此“臨界”電壓電平下激活的精確電壓監(jiān)控電路對(duì)于識(shí)別鎳鎘電池的充電水平非常有幫助。

例如，八芯鎳鎘電池組的完全充電輸出電位可達(dá)10.0伏。當(dāng)它幾乎完全放電時(shí)，電池的輸出可能為 8.4 伏。

氧二極管低電量指示燈的工作原理

如下圖所示的λ二極管低電池電量監(jiān)控電路被調(diào)整為在8.4伏時(shí)激活，這使我們能夠?yàn)殒囨k電池實(shí)現(xiàn)有效的充電狀態(tài)（SoC）監(jiān)控系統(tǒng)。

虛線框內(nèi)的λ二極管是使用一對(duì)n溝道和p溝道FET構(gòu)建的。

請(qǐng)記住，市場(chǎng)上沒(méi)有現(xiàn)成的“λ”二極管。

實(shí)際上，λ二極管是通過(guò)互連兩個(gè)低功耗FET來(lái)構(gòu)建的，并且僅使用兩個(gè)端子工作，標(biāo)記為“陽(yáng)極”（A）和“陰極”（K）。

當(dāng)該λ二極管的偏置處于截止模式時(shí)，晶體管Q3也會(huì)關(guān)斷，從而使LED1保持關(guān)斷狀態(tài)。

當(dāng)電池電壓開(kāi)始下降時(shí)，它達(dá)到λ二極管突然偏置并導(dǎo)通的點(diǎn)。

這種情況會(huì)立即使Q3偏置為導(dǎo)通，從而打開(kāi)LED電源，提醒用戶(hù)電池電量不足的情況。（λ二極管的工作特性如下所述）。

將λ二極管偏置為導(dǎo)通的電位電平可通過(guò)電位計(jì)R1完全調(diào)節(jié)。

電阻R2的接線方式類(lèi)似于限流器，用于保護(hù)LED1。該限流電阻的值可以使用歐姆定律（R2 = E/I，其中R2以歐姆為單位，E表示LED1剛亮的鎳鎘電池電位閾值，I應(yīng)替換為L(zhǎng)ED的最大安全電流值。

施工細(xì)節(jié)

上面解釋的λ二極管電池充電監(jiān)視器非常緊湊，可以容納到使用鎳鎘電池組作為電源的齒輪中。

此外，它可以作為低電池指示器設(shè)備在外部構(gòu)造和應(yīng)用，并封裝在一個(gè)小盒子中。在這兩種情況下， PCB可以如下所示使用。

用于構(gòu)建λ二極管的JFET類(lèi)型實(shí)際上并不重要。幾乎所有涉及n溝道和p溝道FET的配置以及器件列表中指定的配置都應(yīng)該表現(xiàn)良好。

如果需要，您可以考慮用低功率繼電器替換 LED1，以便在電壓電平降至臨界低閾值以下時(shí)立即斷開(kāi)鎳鎘電池組與負(fù)載的連接。這種特殊的布置將自動(dòng)保護(hù)電池組在放電時(shí)免受極性反轉(zhuǎn)的影響。

零件清單

LED1 - 任何 5mm 20 mA LED

Q1 - P 溝道 JFET（2N4360 或類(lèi)似產(chǎn)品）Q2 - N 溝道 JFET（2N3819 或類(lèi)似產(chǎn)品）

Q3 - NPN BJT 2N2222A 或類(lèi)似產(chǎn)品

R1 -10 k，預(yù)設(shè)

R2 - 限流電阻（見(jiàn)文字）可以是 150 歐姆 1/2 瓦